解像度、コントラストおよび露光範囲の改善用に画像データをスクロールする単一通過画像形成装置
【課題】単一の通過で高解像度、高速度の画像形成を可能にする、レーザベースの画像形成技法、及びリソグラフィ・マーキング装置を提供する。
【解決手段】所定のスキャン画像データに応じて２次元光場１１９を変調する光変調素子１２５−１１〜１２５−４３から成る２次元アレイを有する空間光変調器１２０を含み、画像形成面上に定められた細長画像形成領域１６７上へ、変調光をアナモフィックに画像形成して集光するために、アナモフィック光学システム１３０が用いられる。汚れを回避するために、画像形成面の移動は、画像位置コントローラ回路１８０によって、スキャン画像の画像特徴が画像形成面のスキャン間移動と同じ速度でスクロールされる（スキャン間方向に移動する）ように、光変調素子の変調状態と同期化され、それによって画像形成面の同一部分と一致した状態のままとなる。
【解決手段】所定のスキャン画像データに応じて２次元光場１１９を変調する光変調素子１２５−１１〜１２５−４３から成る２次元アレイを有する空間光変調器１２０を含み、画像形成面上に定められた細長画像形成領域１６７上へ、変調光をアナモフィックに画像形成して集光するために、アナモフィック光学システム１３０が用いられる。汚れを回避するために、画像形成面の移動は、画像位置コントローラ回路１８０によって、スキャン画像の画像特徴が画像形成面のスキャン間移動と同じ速度でスクロールされる（スキャン間方向に移動する）ように、光変調素子の変調状態と同期化され、それによって画像形成面の同一部分と一致した状態のままとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置、および特に単一の通過で高解像度、高速度の画像形成のための画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ画像形成システムは、マスク付きおよびマスクレスリソグラフィパターン形成、表面のレーザダル加工、およびレーザ切断機などの用途において、画像を発生させるために広範囲にわたって用いられている。レーザプリンタは、ポリゴンスキャナまたはガルボスキャナを利用することによって工程方向と直角にレーザを掃引するラスタ光学スキャナ（ＲＯＳ：ｒａｓｔｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｃａｎｎｅｒ）をしばしば用い、一方で切断用途に対して、レーザ画像形成システムは、フラットベッド型ｘ−ｙベクトルスキャニングを用いる。
【０００３】
レーザＲＯＳ技法の制約のうちの１つは、画像解像度とスキャンラインの横方向の広がりとの間に、設計上のトレードオフが存在することである。これらのトレードオフは、スキャンラインの両極端において、画像面の湾曲などの光学性能の制限から生じる。実際には、単一のガルバノメータまたはポリゴンスキャナを用いて、一列２０インチの画像形成幅全体で１２００ｄｐｉ解像度を達成するのは、きわめて困難である。その上に、単一のレーザヘッドによる電動式ｘ−ｙフラットベッドアーキテクチャは、広範囲の領域にとっては理想的であるが、最高速の印刷工程にとっては時間がかかりすぎる。
【０００４】
こういう訳で、広い幅の電子写真法にとって、最大２０インチ幅までのモノリシックの発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）アレイには、画像形成上の利点がある。残念ながら、現在のＬＥＤアレイは、ピクセル当たり１０ミリワットの出力レベルを提供することができるだけであり、したがって電子写真法などの一部の非熱の画像形成用途に役立つだけである。加えて、ＬＥＤバーは、経年劣化差および性能差を広げる。単一のＬＥＤが故障すると、ＬＥＤバー全体を差し換える必要がある。他の多くの画像形成またはマーキング用途には、より高い出力が必要である。例えば、レーザダル加工、または切断用途は、１０Ｗ〜１００Ｗの範囲の出力レベルを必要とすることがある。それゆえにＬＥＤバーは、これらの高出力用途に用いることができない。さらに、ずらして配置した２行以上のヘッドを用いずに、ＬＥＤをより高速度または１２００ｄｐｉを上回る解像度に広げることも困難である。
【０００５】
１００ミリワット〜１００ワットの範囲にある、より高出力の半導体レーザアレイが存在する。ほとんどの場合、それらは全幅で大略１ｃｍのレーザ・ダイオード・バーなどの１Ｄアレイ形式で存在する。高出力向け光源の別のタイプは、２Ｄ面発光ＶＣＳＥＬアレイである。しかしながら、これらの高出力レーザ技術のいずれも、最隣接間のレーザピッチを６００ｄｐｉ以上の画像形成解像度に適合可能にはしない。加えて、これらの技術のいずれも、各レーザの個々の高速度制御を可能にはしない。それゆえに高出力オーバヘッド投影画像形成システムなどの高出力用途は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＤＬＰ（商標）チップまたは液晶アレイなどの空間光変調器と組み合わせたレーザなどの高出力源をしばしば用いる。
【０００６】
画像形成システムが、並んでアレイ構成にされる場合、重なり合った投影画像を形成するのに用いることができ、ソフトウェアを用いて重なり合わせることによってより広い画像を形成して、その画像パターンを途切れのないパターンへと互いにスティッチできることを、先行技術は示している。このことは、ＰＣボード製造およびディスプレイシステム用などの、多くのマスクレス・リソグラフィ・システムにおいて示されてきた。従来、高解像度用途向けのこのようなアレイ構成の画像形成システムは、連続的な高解像度画像を互いにスティッチするために、２行の画像形成サブシステムかそれとも２重通過スキャン構成かを用いなければならないように配列されていた。これは、光学サブシステムの寸法上、物理的ハードウェアに制約があるためである。画像形成する２重の行構成は、依然として、基板を単一方向に移動させる運搬機を用いて、途切れなく互いにスティッチすることができるが、しかしこのようなシステムは、多量の追加のハードウェア設置場所および各画像形成行間の精度調整を必要とする。
【０００７】
マスクレスリソグラフィ用途にとっては、画像形成されるフォトレジストの露光と現像との間の時間は決定的に重要とは言えず、したがって単一のラインに沿ってフォトレジストに画像を形成しても、すぐに露光する必要がない。しかしながら、露光と現像との間の時間は、ときどき決定的に重要となる。例えば、電子写真式レーザ印刷は、時間とともに自然に減衰する電荷を消去することによって、感光体に画像を形成することに基づいている。それゆえに露光と現像との間の時間は、時不変性ではない。このような状況では、露光システムにとっては、単一のラインを、またはいくらか詰めて配置された、表面における高解像度の隣り合うラインを同時に、露光することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電子写真式印刷の用途に加えて、露光と現像との間の時間が決定的に重要な別のマーキングシステムがある。一例は、当初Ｃａｒｌｅｙによって、発明の名称が「ＦＯＵＮＴＡＩＮ ＳＯＬＵＴＩＯＮ ＩＭＡＧＥ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ（電子リソグラフィ用の湿し水画像装置）」の米国特許第３，８００，６９９号明細書に開示された、レーザベースの可変データ・リソグラフィ・マーキング技法である。標準のオフセットリソグラフィ印刷では、疎水性の画像形成領域および親水性の非画像形成領域を有する静的な画像形成プレートが作成される。水ベースの湿し水の薄層は、プレートを選択的に湿潤させ、油ベースのインクを選択的に拒絶する撥油層を形成する。米国特許第３，８００，６９９号明細書に開示された可変データ・リソグラフィ・マーキングでは、レーザは、湿し水をパターン切除して、オン・ザ・フライで可変の画像領域を形成するのに用いることができる。このようなシステムにとっては、湿し水の薄層も、周囲空気への自然の分圧蒸発が原因で時間とともに厚さが低下する。それゆえに、単一の画像形成通過ステップにおいて形成される単一の連続的な高出力レーザ画像形成ラインパターンを形成し、その結果、液体湿潤フィルム厚が、レーザ切除ステップを形成する画像のどこでも同一厚となることも有利なことである。しかしながら、大部分のアレイ構成の高出力高解像度画像形成システムにとっては、空間光変調器を囲むハードウェアおよびパッケージが、通常、途切れのない連続的なラインパターンを画像形成するのを妨げる。その上に、ダル加工、リソグラフィ、コンピュータ・トゥ・プレート製作、広領域型抜き、または熱ベース印刷もしくは他の新規な印刷用途などの、レーザ画像形成の多くの領域にとって必要なものは、１ワットレベルを十分に上回る高い総光パワーを有し、２０インチを越える広い工程幅全体に拡張可能であり、１２００ｄｐｉを上回る解像度を達成可能であり、単一の通過で高解像度、高速度の画像形成を可能にする、レーザベースの画像形成技法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一般に、工程（スキャン間）方向に移動するスキャン構造（例えば、ドラムシリンダ）の画像形成面上に、所定の画像データに従って、細長い実質的に１次元のスキャン画像が発生する、画像形成（例えば、リソグラフィ）装置に向けられる。本発明は、詳しくは、複数の光変調素子から成る２次元アレイを有する空間光変調器が、所定のスキャン画像データに応じて２次元光場を変調するのに用いられ、その後でその変調光が、工程方向および工程直交方向にアナモフィックに画像形成され、画像形成面上に定められた細長画像形成領域上へ、工程方向に集光されるような画像形成装置に向けられる。この配列に関して起こり得る問題は、画像形成面が工程方向に移動しながら、アレイ内のすべてのデータラスタが同時に変化する場合、転写された画像の汚れ（すなわち、画像形成面上に配置された、スキャン画像によって処理される転写材料の変形）が生じる場合があることである。本発明の一態様によれば、この汚れを回避するために、画像形成面の工程方向の移動を光変調素子の変調状態と同期化させるのに画像位置コントローラが利用され、例えば、光変調素子を通して画像データビット値をシフト（ラスタ化）することによって同期化させ、それによってスキャン画像の画像特徴が、画像形成面の工程方向の移動に一致する速度でスクロールされ（工程方向にシフトされ）、それによってたとえ画像形成面部分が工程方向に移動しても、画像特徴は、実質的に画像形成面のうちの対応する部分と一致した状態のままとなる。汚れ問題を回避することに加えて、画像形成面の移動に同期してスキャン画像特徴をラスタ化することによって、本発明は、さらに画像形成面上の各画像特徴と関連した露光時間を増加させ、それによってスキャン面への全出力の転写を維持しながら均質光場を供給するピーク出力の低減を容易にし、それゆえに低出力光源の利用を可能にすることによって、画像形成装置の全体にわたるコストを低減する。
【００１０】
本発明の一実施の形態によれば、画像形成装置は、２次元光場にわたって一様に広がった（拡散した）一定の均質光を発生させる、市販の均質光発生器（例えば、ＬＩＭＯ社製高出力レーザ・ダイオード・ライン発生器）と、その光場内に配置され、所定のスキャンライン画像データに従って均質光を変調する空間光変調器と、変調された均質光を工程方向および工程直交方向に画像形成し、変調された均質光を工程方向に集光して、スキャン構造の画像形成面上に実質的に１次元のスキャンライン画像を形成するアナモフィック光学システムとを含む。アナモフィック光学システムを利用して、変調された均質光を画像形成して集光することによって、スキャンライン画像の任意の点にかつ高出力レーザ光源を必要とせずに、高い総光パワー（すなわち、数百ワットのオーダー）を選択的に同時に発生することができ、それによって、例えば３０ｋＨｚを超える高速度のラインアドレス指定を有する単一通過のスキャン用途および単一通過の印刷用途向けに用いることができる、費用効率の高い画像形成装置を容易にする。
【００１１】
本発明の一態様によれば、空間光変調器は、２次元アレイ内に配列された多数の光変調素子を含み、各光変調素子は、光変調構造および関連画像データビット値を格納する関連制御セルを含み、この画像データビット値は、所定のスキャン画像データによって決定される。各光変調素子は、その光変調構造が２次元均質光場の関連光部分を受信するようにアレイ内に配置され、光変調構造は、関連画像データビット値に従って制御されて、「オン」変調状態と「オフ」変調状態との間で変化する。変調素子の光変調構造が「オン」変調状態にあると、光変調構造はその関連光部分をアナモフィック光学システムの方へ向ける。反対に、光変調構造が「オフ」変調状態にあると、受信した関連光部分は、アナモフィック光学システムへと通過することを妨げられる（例えば、阻止されるまたは同システムから離れる方へ方向転換する）。アナモフィックに画像形成され集光される前に、均質光をこのように変調することによって、任意の与えられた瞬間に、スキャンラインの１点に高出力を加えるにすぎないラスタ化システムと比較して、本発明は、画像形成領域全体に同時に高出力スキャンラインを生成することができる。加えて、比較的低出力の均質光が多数の変調素子に広がるので、本発明は、デジタル・ミクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）、電子光学回折変調器アレイ、または熱光学吸収素子のアレイなどの、市販の低コストの空間的光変調デバイスを用いて生成することができる。
【００１２】
本発明の一実施の形態によれば、空間光変調器に属するアレイ構成の光変調素子は行および列に配列され、アナモフィック光学システムは、各列から受信した光部分を、細長いスキャンライン画像の関連部分（「ピクセル」）上へ画像形成して集光するように構成され、画像データビット値をシフト（ラスタ化）する工程は、各列内に連続して配列された光変調素子に沿って画像データビット値を連続してシフトする工程を含む。すなわち、（「オン」変調状態にある）所与の列に照射された光変調素子から受信した、画像形成され集光された変調光部分は、アナモフィック光学システムによってスキャンライン画像に属する対応する同一のスキャンライン部分上へ向けられ、その結果を示す画像形成「ピクセル」は、所与の列内で「オン」状態にある、照射された光変調素子からの複合光となる。本発明の重要な態様は、各光変調素子が（透過または反射によって）通過させる光部分が、アナモフィック光学システムによってスキャンラインへ供給される１ピクセルの２値データを表し、画像形成され集光された光を受信する、画像形成面の領域が、各列内のどの素子が「オン」であるかに従って、工程方向に微細にシフトされることを理解することにある。したがって、各列内に配置された多数の変調素子を、画像データビットがその列に沿って上位の方へ（または下位の方へ）シフトされるように、個々に制御することによって、本発明は、汚れ問題を回避する画像形成装置を提供する。
【００１３】
本発明の一実施の形態によれば、データのシフトは、各サブスキャン時間間隔中に、空間光変調器に属する各制御セルへデータを更新して書き込むことによって成し遂げられる。例えば、第１サブ画像形成時間間隔中に、アレイ内の各光変調素子に対して少なくとも１つのデータビットを含む第１データフレームが、光変調素子の制御セルへ送られて格納され、それによって光変調素子は第１変調状態に入る。次の順次的なサブスキャン時間間隔の前に、データの一部が（例えば、各列に沿ってデータを上位の方へシフトすることに対応して）所定のパターンで効果的にシフトされるとともに、新たなデータが（例えば、複数の光変調素子から成る最下行に対応して）追加されるような、修正（第２）データフレームが発生する。修正データフレームは、次のサブスキャン時間間隔中に、光変調素子の制御セルへ送られて格納され、この修正工程が繰り返される。この工程は、データラスタとして多数回、類似のデータを空間光変調器へ書き込む必要があり、極めて高いデータ伝送レートを必要とすることに留意されたい。
【００１４】
本発明の代替の実施の形態によれば、空間光変調器のアーキテクチャは、画像スクロール動作をさらに効率的に実行するために、関連した光変調素子間のデータをラスタ化する工程を単純化するシフトレジスタ形式を含むように修正される。すなわち、空間光変調器は、例えば、アレイの各列内に配置された制御セル間のデータビット値をシフトする少なくとも１つのシフトレジスタ回路を含むように修正される。この配列を用いて、各サブスキャン時間間隔中に１行の「新」データが空間光変調器に書き込まれ、あらかじめ受信したすべてのデータがシフトレジスタ回路によって隣接する関連光変調素子へシフトされる。例えば、「新」データビットが、ある列内にある最下部の光変調素子の制御セルに書き込まれると、最下部の光変調素子によってあらかじめ格納されたデータ値は、最下部の光変調素子の真上に配置された光変調素子の方へ上位にシフトされる。この配列を用いて、アレイの各サブスキャン行は、各サブスキャン時間間隔においてその隣接するかつ先行するサブスキャン行からラスタ化されたデータベクトルを受信し、第１サブスキャン行は、各新データラスタ境界が直面するのと同程度の必要性で（およびラスタ当たり１回だけ）更新される。このシフトレジスタ形式技法は、バンド幅要件を劇的に低減することによって、効率を大いに改善する（例えば、空間光変調器内に光変調素子が１０００行あるとすると１０００倍だけ）。
【００１５】
本発明の一実施の形態によれば、市販の均質光発生器（例えば、ＬＩＭＯ社製高出力レーザ・ダイオード・ライン発生器）は、１つ以上の光源と、光源によって発生する光ビームを均質化するとともに、均質化された光ビームを２つ以上の光変調素子上へ広げる光ホモジナイザ光学システム（例えば、１つ以上の先細の光導体またはマイクロレンズアレイ）とを含む。このように、高エネルギ密度ビーム（すなわち、単位面積当たり比較的高い第１光束を有する光）を、単位面積当たり比較的低エネルギの均質光（すなわち、高エネルギ密度ビームの光束密度よりも低い第２光束密度を有する光）に変換する１つの利益は、この配列が、高エネルギ光を処理することができる特別な光学材料および反射防止コーティングを用いて空間光変調器を組み立てることを必要とせずに、高エネルギ光源（例えば、レーザまたは発光ダイオード）の利用を容易にすることである。すなわち、ホモジナイザを利用して、拡張された２次元領域にわたって高エネルギレーザ光を広げることによって、所与の領域にわたる（例えば、各変調素子の領域にわたる）光の強度（ワット／ｃｃ）は、空間光変調器を形成するのに低コストの光学材料および反射防止コーティングが利用可能なように、受け入れ可能なレベルに低減される。高エネルギビームを比較的低エネルギの均質光に変換する別の利益は、この配列が出力処理能力を改善することである。光を広げると、点欠陥（例えば、微視的塵粒子またはひっかき傷）が全光透過損失上に有する負の画像形成効果も排除する。代替の具体的な実施の形態によれば、均質光発生器の光源は、所望の光エネルギを共同で生成する多数の低出力光発生素子を含む。具体的な一実施の形態では、複数の光変調素子から成る行と平行なラインに沿って、光源（例えば、端面発光レーザダイオードまたは発光ダイオード）が配列される。別の具体的な実施の形態では、２次元アレイ内に光源（例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ））が配列される。高出力均質光の用途に対しては、光源は、その発光が、ホモジナイザ光学によって互いに混ぜ合わされて、均質の所望の高出力を生成するような、多数の低出力光源で構成されることが好ましい。いくつかの独立した光源を用いることによるさらなる利益は、コヒーレント干渉に起因してレーザスペックルが低減されることである。
【００１６】
本発明の別の実施の形態によれば、全体にわたるアナモフィック光学システムは、空間光変調器から受信した変調光部分を集光して、集光された変調光が実質的に１次元のスキャンライン画像を形成するようにする、工程直交光学サブシステムおよび工程方向光学サブシステムを含み、スキャンライン画像において集光された変調光は、均質化された光よりも高い光学強度（すなわち、より高い光束密度）を有する。２次元の変調光パターンをアナモフィックに集光して（焦点に集めて）高エネルギの細長いスキャンラインを形成することによって、本発明の画像形成システムは、より高強度のスキャンラインを出力する。スキャンラインは、通常、その焦点近傍の移動想像面の方に向けられ、移動想像面にわたって掃引される。これにより、プリンタなどの画像形成システムを形成することが可能となる。表面掃引の方向は、通常、スキャンラインの方向に直角であり、慣習的に工程方向と呼ばれる。加えて、スキャンラインと平行な方向は、慣習的に工程直交方向と呼ばれる。スキャンライン画像の形成は、工程方向に沿ってスキャンライン画像を収束することおよび緊密に集束すること、ならびに工程直交方向に沿ってスキャンライン画像を投影することおよび拡大することを扱う、種々の対の円柱または非円柱レンズを有することができる。具体的な一実施の形態では、工程直交光学サブシステムは、変調光を細長いスキャンライン上へ工程直交方向に投影し拡大するように構成される、第１および第２円柱または非円柱レンズを含み、工程方向光学サブシステムは、変調光をスキャンライン上へ工程方向と平行方向に集光して縮小するように構成される、第３円柱または非円柱集束レンズを含む。この配列は、隣接する光学システムと結合する（重複領域といっしょに「スティッチされる」または混ぜ合わされる）ことができる、幅広のスキャンラインを発生させて、実質的に無制限の長さのスキャンラインを有する集合体を生成することを容易にする。任意選択のコリメーティング視野レンズを、工程方向および工程直交方向において、空間光変調器と円柱または非円柱集束レンズとの間に配置することもできる。全体にわたる光学システムは、光学収差または歪みを補償するのに役立つさらにいくつかの素子を有することができ、このような光学素子は、多数の折り畳みビーム経路を備えた透過レンズまたは反射ミラーレンズとすることができることを理解されたい。
【００１７】
本発明の具体的な実施の形態によれば、空間光変調器は、パッケージ化された形態のデジタル光プロセッサと呼ばれる、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＤＬＰ（商標）チップを含む。この半導体チップはそれ自体、しばしばデジタル・マイクロミラー・デバイスまたはＤＭＤと呼ばれる。このＤＭＤは、基板上に配置された微小電気機械式（ＭＥＭｓ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）ミラー機構から成る２次元アレイを含み、各ＭＥＭｓミラー機構は、コントローラによって発生する関連制御信号に従って、第１傾斜位置と第２傾斜位置との間で移動可能なように支持されるミラーを含む。空間光変調器およびアナモフィック光学システムは、各ミラーが第１傾斜位置にあると、受信したその関連光部分をミラーがアナモフィック光学システムの方へ反射し、ミラーが第２傾斜位置にあると、受信した関連光部分をミラーがアナモフィック光学システムから離れてビームダンプの方へ反射するように、折り畳まれた配列内に位置を定められる。任意選択のヒートシンクが、空間光変調器に対して固定して位置を定められて、第２傾斜位置に配置されたミラーからビームダンプに向かう光部分を受ける。任意選択のフレームが、固定された相対位置にある各コンポーネントを保持するのに利用される。反射式ＤＭＤベースの画像形成システムの利点は、折り畳まれた光路配列が、システム設置面積の小型化を容易にすることである。
【００１８】
本発明の別の具体的な実施の形態によれば、空間光変調器は、周知の技術に従って構成されるシフトレジスタ回路を含み、上述したシフトレジスタ形式を用いて各列内にある関連ＭＥＭｓミラー機構の制御セル間のデータビット値をシフトすることを容易にするように修正される。ランダム・アクセス・メモリからシフトレジスタ形式へＤＭＤメモリアーキテクチャを変更すると、ＤＭＤアレイ上のミラー行の数の逆数倍だけバンド幅要件が低減される。
【００１９】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様ならびに利点が、次の説明、添付された請求項、および付随の図面に関して、より良好に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の典型的な実施の形態に従って、投影されたスキャン画像を備えた画像形成面の同期化を描写する２つの部分斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に従って、利用される画像形成装置を示す上面斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、高出力光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、高出力光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、高出力光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、比較的低出力の光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、比較的低出力の光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、比較的低出力の光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明に従って同期化スキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明に従って同期化スキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明に従って同期化スキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の具体的な実施の形態に従って同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の具体的な実施の形態に従って同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の具体的な実施の形態に従って同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタを用いて同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタを用いて同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタを用いて同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の代替の実施の形態に従って図２の画像形成システムの均質光発生器によって利用される代替の光源を示す概略斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の代替の実施の形態に従って図２の画像形成システムの均質光発生器によって利用される代替の光源を示す概略斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の具体的な実施の形態に従って図２の画像形成装置によって利用されるアナモフィック光学システムを示す概略上面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の具体的な実施の形態に従って図２の画像形成装置によって利用されるアナモフィック光学システムを示す概略側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の具体的な実施の形態に従って図２の装置によって利用されるＤＭＤ式空間光変調器の一部を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、さらに詳細に図１０のＤＭＤ式空間光変調器に属する光変調素子を示す分解斜視図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、動作中の図１１の光変調素子を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、動作中の図１１の光変調素子を示す斜視図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃ、動作中の図１１の光変調素子を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の具体的な実施の形態に従って、折り畳まれた配列内にある図１０のＤＭＤ式空間光変調器を含む画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタ回路を含むように修正されたＤＭＤ式空間光変調器を含む画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタ回路を含むように修正されたＤＭＤ式空間光変調器を含む画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の別の具体的な実施の形態に従って画像形成装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、２つの異なる時点（すなわち、装置「２００（ｔ０）」は最初の時点ｔ０における動作状態を描写し、装置「２００（ｔ１）」は時点ｔ０のすぐ後に発生する、次の時点ｔ１における動作状態を描写する）における概略化された画像形成（例えば、リソグラフィ）装置２００の動作状態を描写する。図１の上方左部分において、装置２００は一般に、所定のスキャンライン画像データに従って２次元均質光場１１９Ａを変調して、その変調光が２次元変調光場１１９Ｂを形成するようにする、空間光変調器１２０または他のデバイスと、変調光場１１９Ｂをアナモフィックに集光して、集光された変調光が、画像形成面１６２の細長画像形成領域１６７上に実質的に１次元のスキャンライン画像ＳＬを形成するようにする、アナモフィック光学システム１３０と含み、画像形成面１６２は典型的な実施の形態では、湾曲した矢印によって指し示される中心軸の回りに回動するドラムシリンダ（ローラ式）画像形成構造１６０上に配置される。空間光変調器１２０は、２次元均質光場１１９Ａ内に配置された光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のアレイを含み、各光変調素子が、さらに詳細に以下で説明されるように、その変調状態に従って関連均質光部分を通過させるまたは阻止する／偏向させるようにする。したがってアナモフィック光学システム１３０によって細長画像形成領域１６７上に形成された、実質的に１次元のスキャンライン画像ＳＬは、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態パターンのいずれかによって決定される。例えば、図１の上方左部分を参照すると、装置２００（ｔ１）の光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態パターンは、変調器１２０の中央の行に配置された光変調素子１２５−１２、１２５−２２、１２５−３２および１２５−４２だけが、「オン」変調状態にあるように設定され、それによって変調光部分１１８Ｂ−１２、１１８Ｂ−２２、１１８Ｂ−３２および１１８Ｂ−４２は、アナモフィック光学素子１３０へと通過し、さらに水平の（白色の）スキャン特徴ＳＦ（ｔ１）が細長画像形成領域１６７の中央部分に配置されるスキャンライン画像ＳＬ（ｔ１）を発生させる。
【００２２】
画像形成面１６２のスキャン間（工程）方向移動は、スキャンライン画像ＳＬの画像特徴が、画像形成面１６２のスキャン間移動と同じ速度でスキャン間方向にスクロールする（ラスタ化される）ように、２次元均質光場１１９Ａの変調と同期化する。図１の上方左部分を参照すると、この画像／表面の同期化は、画像位置コントローラ回路１８０を用いて達成される。画像位置コントローラ回路１８０の１つの機能は、画像データビット値１８２を発生させて変調器１２０へ送り、それによって光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態がスキャンライン画像データＩＤに従って制御されることである。画像位置コントローラ回路１８０の任意選択の機能は、制御信号１８４を経由して、ドラムシリンダ式画像形成構造１６０の回動速度を制御することである。画像位置コントローラ回路１８０の主要な機能は、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態が、画像形成面１６２のスキャン間移動と同じ速度で、スキャン間方向にスクロールする（すなわち、上位の方へ移動する）画像特徴を生成するように、画像形成面１６２のスキャン間（例えば、上位への）移動に同期して画像データビット値１８２を周期的に更新し、それによってスキャンライン画像ＳＬの画像特徴が、その関連部分が細長画像形成領域１６７を通して工程方向に移動しながら、画像形成面１６２の関連部分と一致した状態のままとなることである。
【００２３】
図２は、画像形成装置２００が均質光発生器１１０も含むことを示す。均質光発生器１１０は、均質光場１１９Ａの全部分が、実質的に同一の一定エネルギレベルを有する光エネルギを受信するように、実質的に一様な２次元均質光場１１９Ａを形成する、連続的な（すなわち、一定な／無変調の）均質光１１８Ａを発生させる。アナモフィック光学システム１３０を利用して、変調された均質光を集光することによって、高い総光パワー（すなわち、数百ワットのオーダー）が、高出力レーザ光源を必要とせずに、スキャンライン画像ＳＬの任意の点上に選択的に同時に発生することができ、それによって３０ｋＨｚを超える高速度のラインアドレス指定を有する単一通過のスキャン用途および単一通過の印刷用途を容易にすることができる。
【００２４】
変調器１２０は一般に、支持構造１２４上に配置された変調素子１２５−１１〜１２５−４３で構成される変調素子アレイ１２２と、関連画像データビット値であって、そのビット値がコントローラ１８０によって発生するとともに所定のスキャン画像データＩＤによって決定される関連画像データビット値（１または０）を格納する制御（メモリ）セル１２８−１１〜１２８−４３を含むデバイス制御回路１２６とを含む。変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、２次元アレイ１２２内に配列され、各変調素子１２５−１１〜１２５−４３の光変調構造（例えば、ミラー、回折素子、または熱光学吸収素子）が、均質光１１８Ａのうちの対応する部分を受信する（例えば、変調素子１２５−１１および１２５−２２がそれぞれ均質光部分１１８Ａ−１１および１１８Ａ−２２を受信する）ように配置され、アナモフィック光学システム１３０の方へ所定の方向に沿って、受信した対応する変調光部分を選択的に通過させる（変調する）ように位置を定められる（例えば、変調素子１２５−２２は変調光部分１１８Ｂ−２２をアナモフィック光学システム１３０へと通過させるが、しかし変調素子１２５−１１はアナモフィック光学システム１３０に達しないように光を阻止するまたは偏向させる）。各光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、関連制御セル１２８−１１〜１２８−４３によって関連制御ビット信号１２７を経由して個々に制御可能であり、「オン」（第１）変調状態（例えば、関連制御セルが「１」ビット値を格納するとき）と「オフ」（第２）変調状態（例えば、関連制御セルが「０」ビット値を格納するとき）とを切り替える。所与の変調素子が「オン」のとき、その変調素子は、その所与の変調素子が受信した関連光部分をアナモフィック光学システム１３０の方へ向けるように動作する。反対に、所与の変調素子が「オフ」のとき、その変調素子は、その所与の変調素子が受信した関連光部分を妨げる（例えば、阻止するまたは方向を変える）ように動作する。制御セル１２８−１１〜１２８−４３内に格納されたビット値に従って、変調素子１２５−１１〜１２５−４３を選択的に「オン」または「オフ」にすることによって、変調器１２０は、連続的な均質光１１８Ａの一部を変調して（すなわち、通過させるまたは通過させない）、アナモフィック光学システム１３０へと通過する２次元変調光場１１９Ｂが発生するように機能する。
【００２５】
アナモフィック光学システム１３０は、変調光部分をアナモフィックに画像形成して集光するように機能し、変調光部分は、変調器１２０から２次元光場１１９Ｂを経由して画像形成領域１６７の関連部分上へ、幅Ｓ（すなわち、図２に指し示されたようにＸ軸方向に測定された）を有する細長いスキャンライン画像ＳＬが発生するように受信される。アナモフィック光学システム１３０は、変調器１２０からアナモフィック光学システム１３０へ向けられた光場１１９Ｂの２次元パターンを受信するように位置を定められた１つ以上の光学素子（例えば、レンズまたはミラー）を含み、変調器１２０内の１つ以上の光学素子（例えば、レンズまたはミラー）は、受信した光部分を、スキャン（Ｘ軸）方向よりもスキャン間（例えば、Ｙ軸）方向に著しく画像形成して集光するように構成され、それによって受信した光部分は、スキャン（Ｘ軸）方向と平行に広がる細長いスキャンライン画像ＳＬを形成するように、アナモフィックに集束される。
【００２６】
変調器１２０に属する光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、行および列から成る２次元アレイ１２２内に配置され、アナモフィック光学システム１３０は、複数の変調素子から成る各列を通過した光部分を、スキャンライン画像ＳＬに属する各スキャンライン部分ＳＬ−１〜ＳＬ−４上へ画像形成して集光するように構成される。図２に示される概略化された配列において、素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３を通過した任意の光が、アナモフィック光学システム１３０によってスキャンライン部分ＳＬ−１上へ画像形成され集光され、素子１２５−２１、１２５−２２および１２５−２３を通過した任意の光が、スキャンライン部分ＳＬ−２上へ画像形成され集光され、素子１２５−３１、１２５−３２および１２５−３３を通過した任意の光が、スキャンライン部分ＳＬ−３上へ画像形成され集光され、素子１２５−４１、１２５−４２および１２５−４３を通過した任意の光が、スキャンライン部分ＳＬ−４上へ画像形成され集光される。
【００２７】
スキャン構造１６０は、スキャンライン部分ＳＬ−１〜ＳＬ−４内に形成された特徴のスキャン間（Ｙ軸）位置が、各列内の「オン」である変調素子に依存して変更することができるように、位置を定められる。図２において、素子１２５−２２は、関連した列の中央位置に位置を定められ、対応する「白色の」スキャン特徴ＳＦ−２が、スキャンライン部分ＳＬ−２の中央部分に発生する。素子１２５−１３１および１２５−１３３が、それぞれ関連した列の上方および下方の位置に位置を定められるので、対応する「白色の」スキャン特徴ＳＦ−３１およびＳＦ−３２は、スキャンライン部分ＳＬ−３のうちの対応する上方部分および下方部分に形成される。
【００２８】
図２に示される概略化された変調器１２０は、便宜的に各列内に３つの変調素子だけを含むが、アレイ１２２に属する各列に配置された変調素子の数を増加させると、グレーの陰影をさらに示す場所の生成を容易にすることによって、グレースケール制御を高めるはずである。アレイ１２２に属する各列内の多数の変調素子は、狭い幅内の２つ以上のスキャンラインの同時発生も容易にし、以下でさらに詳細に説明されるように、画像データをスクロールしてぼやけを防止することも可能にする。この配列は、１つ以上の「予備」または「冗長」素子も可能にするはずである。
【００２９】
図３Ａから図３Ｃは、プリンタまたはスキャナとして機能する理想化された画像形成装置２００を示す。図示された配列は、一般に画像転写動作を説明するように意図されていて、画像転写動作の基本概念は、他の配列を用いて実行されてもよい。語句「湿し水」は、滑らかな画像形成面（例えば、プレートまたはローラ表面）の非画像領域にインクを保留させないように、リソグラフィに用いられる、湿らせる（例えば、水、および米国、ミネソタ州、セントポール市の３Ｍ社によって製造されるＮｏｖｅｃ（商標）など）溶液を指す。
【００３０】
図３Ａを参照すると、画像形成装置２００は、細長画像形成領域１６７の上流ポイントで画像形成面１６２上へ湿し水１９２を加える液体源１９０と、細長画像形成領域１６７の下流ポイントでインク材料１９７を加えるインク源１９５と、目標の印刷媒体へインク材料１９７を転写する転写機構（図示されない）と、次の露光サイクル用に画像形成面１６２を準備するクリーニング機構１９８とを含む。インク源１９５は、画像形成面１６２の露光部分上へインク材料１９７を加える（すなわち、このような部分を露光するために、湿し水１９２が除去されるとき）。画像形成面１６２上に配置されたインク材料だけが、印刷媒体へ転写される。それゆえに、従来のシステムに見られるようにプレートからの一定なデータの代わりに、湿し水除去からの可変のデータが転写される。ラスタ化光源（すなわち、スキャンラインと交差して端から端へラスタ化された光源）を用いて動作するこの工程にとっては、単一の極めて高出力の光（例えば、レーザ）源が、リアルタイムで湿し水を十分に除去するのに必要となるはずである。
【００３１】
図３Ａから図３Ｃは、画像形成され集光された光へ露光されると、実質的に瞬時にかつ完全に湿し水１９２を除去するという点で、画像形成装置２００の理想化された画像転写動作を図示する。図３Ａは最初の時点ｔ０における画像形成装置２００を示し、図３Ｂは次の時点ｔ１における画像形成装置２００を示し、図３Ｃはさらに次の時点ｔ２における画像形成装置２００を示す。
【００３２】
図３Ａを参照すると、時点ｔ０で、変調器１２０に属するすべての３つの光変調素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３が、「オン」変調状態に入り、それによって、これらの素子が受信した均質光場１１９Ａの一部が、変調光場１１９Ｂ内へと通過して、アナモフィック光学システム１３０によって画像形成され集光されて、画像形成され集光された光場１１９Ｃが、スキャンライン部分ＳＬ−１に対応する細長画像形成領域１６７の一部上へ光を加えるようにする（図２を参照のこと）。理想的には、アナモフィックに集光された変調光場１１９Ｃは、表面領域１６２−１にわたって配置された湿し水を、実質的に瞬時にかつ完全に除去し、それによって画像形成面領域１６２−１を露光する表面特徴ＳＦ−１を形成する。
【００３３】
続いて図３Ｂおよび図３Ｃは、表面特徴ＳＦ−１が、画像形成装置２００の画像転写動作に従っていかに利用されるかを示す。図３Ｂを参照すると、ｔ１時点でドラムシリンダ１６０は、表面領域１６２−１がインク源１９５の下を通過するように回動している。図３Ａに描写されたように湿し水が除去されたために、インク材料１９７は露光された表面領域１６２−１上に配置されて、インク特徴ＴＦ−１を形成する。インク特徴ＴＦ−１が転写ポイントを通過しながら、インク特徴ＴＦ−１は印刷媒体へ転写され、結果として印刷媒体上に印刷されたインクの「ドット」が生じる。図３Ｃに指し示されるように、現時点では実質的に除去されているインク特徴ＴＦ−１を有する表面領域１６２−１は、クリーニング機構１９８の下を回動し、クリーニング機構１９８は残留する任意のインクおよび湿し水材料を除去する。図３Ａから図３Ｃを参照して上述した、理想化された動作が有する起こり得る問題は、画像形成面１５２の選択部分から湿し水１９２を瞬時に除去することが、達成するのに困難な場合があることであり、除去工程を完全なものにするためには、集光された光場１１９Ｃが加えられて十分に長い期間維持される必要があるからである。湿し水を十分に除去するのに必要なフレーム時間（すなわち、変調素子が「オン」状態のままである期間）がかなりある場合、次いで画像形成面１６２は、各フレーム中に工程方向にかなりの量を移動させることができ、転写された画像に汚れが生じることがある。この起こり得る問題は、図４Ａから図４Ｃに図示され、ここで図４Ａは、最初の時点ｔ３１における画像形成装置２００を示し、最初の時点ｔ３１で変調器１２０に属する光変調素子１２５−１２が「オン」となり、それによって素子１２５−１２が受信した均質光場１１９Ａの比較的小さい部分が、変調光場１１９Ｂ内へと通過し、アナモフィック光学システム１３０によって画像形成され集光されて、画像形成され集光された光場１１９Ｃが、スキャンライン部分ＳＬ−１に対応する細長画像形成領域１６７の一部上へ光を加えるようにし、それによって表面領域１６２−３１にわたって配置された湿し水上へ集光された光を加える。アナモフィックに画像形成され集光された変調光場１１９Ｃの出力は、表面領域１６２−３１にわたって湿し水を瞬時に除去するのには不十分であり、その結果表面領域１６２−３１は、湿し水で少なくとも部分的に覆われた状態のままとなる。図４Ｂに指し示されるように、同図は現在の「フレーム」の終了前の状態であり、光変調素子１２５−１２は「オン」状態のままであり、画像形成され集光された光場１１９Ｃは、スキャンライン部分ＳＬ−１に対応する細長画像形成領域１６７の一部上へ光を加え続ける。しかしながら、時点ｔ３１と時点ｔ３２との間の期間中にドラムシリンダ１６０が回動するために、現在の「フレーム」と関連する、画像形成され集光された光が、拡張された表面領域１６２−３２にわたって湿し水を除去し続けて、拡張された表面領域１６２−３２の中央部分がフレーム全体の期間中に光を受信するようにし、しかし拡張された表面領域１６２−３２のエッジ部分が、フレームの開始および終了において少しの間だけ光を受信し、それによってエッジ領域内の湿し水の除去が不完全となる（その結果を示す表面特徴ＳＦ−３の湾曲したエッジによって指し示される）。図４Ｃに図示されるように、表面特徴ＳＦ−３がインク源１９５の下を通過し、適用されたインク材料１９７が加えられる、次の時点ｔ４で、インク特徴ＴＦ−３は、あまりにも狭いことによっておよび／または印刷媒体へ転写することができるもしくはできないエッジ領域を有することによって特徴付けられ、その結果、望ましくない汚れが発生し、画像転写動作が非最適なものとなる。この汚れ問題を回避するために、画像形成面１６２のスキャン間（工程方向）移動を光変調素子１２５−１１〜１２５−１３の変調状態と同期化させるのに、画像位置コントローラ１８０が利用されて、発生した画像特徴が、画像形成面１６２のスキャン間移動と同じ速度でスクロールされる（スキャン間方向に移動する）ようにし、それによってその特徴は、たとえ画像形成面部分が工程方向に移動しても、画像形成面１６２の同一部分（領域）と一致した状態のままとなる。すなわち、本発明の重要な態様は、画像形成面１６２が工程方向に微細にシフトされながら、画像形成され集光された光場１１９Ｃが、アナモフィック光学システム１３０によって画像形成面１６２へ供給されることを理解することにある。図５Ａから図５Ｃは、光変調素子１２５−１１〜１２５−１３の変調状態に対する画像形成面１６２の同期化動作を図示する。図５Ａは、最初の時点ｔ５１における画像形成装置２００を示し、最初の時点ｔ５１で変調器１２０に属する光変調素子１２５−１３が「オン」となり（他のすべての素子は「オフ」状態のままであり）、それによって素子１２５−１３が受信した均質光場１１９Ａの比較的小さい部分が、変調光場１１９Ｂ内へと通過し、アナモフィック光学システム１３０によって集光されて、集光された光場１１９Ｃが細長画像形成領域１６７内のスキャンライン部分ＳＬ−１の下方部分上へ光を加えるようにし、それによって表面領域１６２−５にわたって配置された湿し水上へ画像形成され集光された光を加える。アナモフィックに画像形成され集光された変調光場１１９Ｃの出力は、表面領域１６２−５にわたって湿し水を瞬時に除去するためには不十分であり、それによって部分的に形成される表面特徴ＳＦ−５１が発生して、表面領域１６２−５は、湿し水で少なくとも部分的に覆われた状態のままとなる。図５Ｂに指し示されるように、同図は時点ｔ５１の直後のサブフレーム時点ｔ５２における装置２００を示し、光変調素子１２５−１３は「オフ」となるとともに光変調素子１２５−１２は「オン」となり、それによって画像形成され集光された光場１１９Ｃは、スキャンライン部分ＳＬ−１内の細長画像形成領域１６７の中央部分上へ光を加える。時点ｔ５１と時点ｔ５２との間の期間中にドラムシリンダ１６０が回動するために、表面領域１６２−５も細長画像形成領域１６７の中央部分内へと回動していて、ｔ５２時点における集光された光場１１９Ｃが、表面領域１６２−５にわたって湿し水を除去し続けて、さらに現像された表面特徴ＳＦ−５２を生成するようにすることに留意されたい。同様に、図５Ｃに図示されるように、同図は時点ｔ５３の直後のサブフレーム時点ｔ５２における装置２００を示し、光変調素子１２５−１２は「オフ」となるとともに光変調素子１２５−１１は「オン」となり、それによって集光された光場１１９Ｃは、スキャンライン部分ＳＬ−１内の細長画像形成領域１６７の上方部分上へ光を加え、さらに時点ｔ５２と時点ｔ５３との間の期間中にドラムシリンダ１６０が回動すると、集光された光場１１９Ｃは表面領域１６２−５に整列し、それによって表面領域１６２−５にわたって現像された表面特徴ＳＦ−５３を提供する。次いで全部が現像されたスキャン特徴ＳＦ−５３は、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して上述したように処理される。これらの図に描写されるように、スキャン画像特徴ＳＦ−５３と関連した画像データをラスタ化することによって、インクの堆積は、正確に定められた領域１６２−５上に、上述したように実行され、それによって上述した汚れ問題を回避する。すなわち、本発明は、ドラムシリンダ１６０の工程速度と同期状態にある変調器であってそれゆえに加えられた集光光を画像形成面１６２上に静止したように見えさせる空間光変調器（例えば、ＤＭＤデバイス）内で、ラスタをマイクロステップで駆動することによって、汚れ問題を回避する。サブスキャンを（逆工程方向に）増分する際に、画像形成される工程の速度に正確に一致するように集光された光をラスタ化する能力は、アレイ内に配置された光変調素子１２５−１１〜１２５−４３を個々に制御して、変調光を上述したやり方でアナモフィックに画像形成し集光する変調器１２０を用いるために可能となる。さらに、汚れ問題を回避することに加えて、画像形成面１６２の移動に同期してスキャン画像特徴ＳＦ−５ｘをラスタ化することによって、本発明は、画像形成面上の各画像特徴と関連した露光時間も増加させる。図６Ａから図６Ｃおよび図７Ａから図７Ｃは、それぞれ空間光変調器１２０Ａを含む画像形成装置２００Ａおよび空間光変調器１２０Ｂを含む画像形成装置２００Ｂを示し、画像形成面１６２のスキャン間移動を光変調素子１２５−１１〜１２５−４３の変調状態と同期化させる代替の技法を図示する。詳しくは、図６Ａから図６Ｃは、標準のランダム・アクセス・メモリ技術を用いて制御セル１２８−１１〜１２８−４３にアクセスする変調器１２０Ａを利用する第１工程技法を図示し、図７Ａから図７Ｃは、新規なシフトレジスタ配列を用いて制御セル１２８−１１〜１２８−４３にアクセスする変調器１２０Ｂを利用する第２工程技法を図示する。以下で説明するように、これらの制御セル配列は、種々のデータ転写技法を利用して、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３の同期化した所望の変調を発生させる。図６Ａを参照すると、均質光１１８Ａは、変調器１２０Ａによって変調され、アナモフィックに集光されて、スキャンライン画像ＳＬを発生させる。変調器１２０Ａは、アレイ１２２を形成する光変調素子１２５−１１〜１２５−４３を含み、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態をそれぞれ制御する、対応する制御セル１２８−１１〜１２８−４３も含む。変調器１２０Ａはコントローラ１２６Ａを含み、コントローラ１２６Ａは、列アドレス部分１２６Ａ−１および行アドレス部分１２６Ａ−２で構成され、周知のランダム・アクセス・メモリ技術に従って制御セル１２８−１１〜１２８−４３を個々にアドレス指定することを容易にする。画像データは、画像位置コントローラ（すなわち、コントローラ１８０、図１および図２を参照のこと）から変調器１２０Ａへ、一連のデータフレーム１８２Ａとして書き込まれ、各データフレーム１８２Ａは、あらゆる制御セル１２８−１１〜１２８−４３に対して１つの画像データビット（「１」または「０」）を含み、それによってアレイ１２２に属するすべての光変調素子１２５−１１〜１２５−４３が各データフレーム１８２Ａの１つのデータビットによって制御される。それゆえに制御セル１２８−１１〜１２８−４３内に格納された画像データによって、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は制御ビット信号１２７を経由して第１変調状態に入り、それによって光変調素子１２５−２３および１２５−３３は「オン」となり、他の全素子は「オフ」となる。その結果を示す変調パターンが、変調光部分１１８Ｂ−２３および１１８Ｂ−３３を光学システム１３０へと通過させて、光学システム１３０は、集光された変調光部分１１８Ｃ−２３および１１８Ｃ−３３を生成し、変調光部分１１８Ｃ−２３および１１８Ｃ−３３は、細長画像形成領域１６７上へ向けられて、スキャン特徴ＳＦ−２１およびＳＦ−３１がスキャンライン部分ＳＬ−２およびＳＬ−３の下方部分にそれぞれ形成されるようにする。同様に、図６Ｂは、対応するサブスキャン時間間隔の後の時点ｔ１に送られたデータフレーム１８２Ａ（ｔ１）を示し、同図で制御セル１２８−１１〜１２８−４３内に格納された関連画像データが、光変調素子１２５−２２および１２５−３２を「オン」にする。その結果を示す変調パターンが、変調光部分１１８Ｂ−２２および１１８Ｂ−３２を光学システム１３０へと通過させて、光学システム１３０は、スキャン特徴ＳＦ−２２およびＳＦ−３２を形成する、集光された変調光部分１１８Ｃ−２２および１１８Ｃ−３２を生成する。図６Ｃは、さらなるサブスキャン時間間隔の後の時点ｔ２に送られたデータフレーム１８２Ａ（ｔ２）を示し、同図で制御セル１２８−１１〜１２８−４３に格納された関連画像データが、光変調素子１２５−２２および１２５−３２を「オン」にする。その結果を示す変調パターンが、変調光部分１１８Ｂ−２１および１１８Ｂ−３１を光学システム１３
０へと通過させて、光学システム１３０は、スキャンライン部分ＳＬ−２およびＳＬ−３の上方部分にスキャン特徴ＳＦ−２３およびＳＦ−３３を形成する、集光された変調光部分１１８Ｃ−２１および１１８Ｃ−３１をそれぞれ生成する。図６Ａから図６Ｃに示される変調状態のパターンと関連してサブスキャンタイミングを調整して、画像形成面１６２のスキャン間移動をＹ軸方向に一致させることによって、図５Ａ〜図５Ｃを参照して上述した所望の同期化動作が達成される。画像データのシフト動作は、先行するデータフレームのデータビット値の一部をシフトする（並べ替える）ことにより、ならびに例えば変調素子１２５−１１および１２５−４３から成る最下行または最上行に対応する新しい一式のデータビット値を修正データフレーム内へ組み込むことにより、各順次的データフレーム１８２Ａの画像データを修正することによって成し遂げられる。例えば、図６Ａに示されるデータフレーム１８２Ａ（ｔ０）は、画像位置コントローラによって発生して、制御セル１２８−２３および１２８−３３へ書き込まれたもの（すなわち、便宜的に単独で図式的に描写されるフレーム１８２Ａ（ｔ０）の最下行内に含まれる２つの「１」データ値）以外では「０」ビット値を含み、それによって光変調素子１２５−２３および１２５−３３が「オン」となる、図６Ａに示される変調状態を発生させる。次いで画像位置コントローラは、フレーム１８２Ａ（ｔ０）の下方の２行を上位の方へ効果的にシフトすることによって、および最下行内に「０」ビット値を書き込むことによって、次のデータフレーム１８２Ａ（ｔ１）（図６Ｂを参照のこと）を発生させ、それゆえに光変調素子１２５−２２および１２５−３２が「オン」となる、図６Ｂに示される所望の変調状態を発生させる。最後に、画像位置コントローラは、次いでフレーム１８２Ａ（ｔ１）の下方の２行を上位の方へ効果的にシフトすることによって、および最下行内に「０」ビット値を書き込むことによって、次のデータフレーム１８２Ａ（ｔ２）（図６Ｃを参照のこと）を発生させ、それゆえに光変調素子１２５−２１および１２５−３１が「オン」となる、図６Ｃに示される所望の変調状態を発生させる。図７Ａから図７Ｃは、制御セルを１つ以上のシフトレジスタ回路内へ組み込む空間光変調器を利用することによって、従来技法の高いデータ伝送レート要件を回避する第２工程を図示する。画像形成装置２００Ｂは、均質光１１８Ａを発生させる均質光源１１０を含み、変調器１２０Ｂは、制御セル１２８−１１〜１２８−４３によって制御される光変調素子１２５−１１〜１２５−４３から成るアレイ１２２を含み、変調光は、光学システム１３０によってアナモフィックに集光されて、画像形成面１６２上の細長画像形成領域１６７内にスキャンライン画像ＳＬを発生させる。変調器１２０Ｂは、制御セル１２８−１１〜１２８−４３から成る各列が、対応するシフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４の一部である（すなわち、制御セル１２８−１１〜１２８−１３はシフトレジスタ回路ＳＲ−１の一部であり、制御セル１２８−２１〜１２８−２３はシフトレジスタ回路ＳＲ−２の一部であり、制御セル１２８−３１〜１２８−３３はシフトレジスタ回路ＳＲ−３の一部であり、および制御セル１２８−４１〜１２８−４３はシフトレジスタ回路ＳＲ−４の一部である）ように配列されたシフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４で構成されるコントローラ１２６Ｂを含む。図７Ａから図７Ｃ内に矢印によって指し示されるように、各シフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４は、１行の「新」データが各サブスキャン時間間隔中に空間光変調器へ書き込まれるように配列され、あらかじめ受信したすべてのデータビットが、シフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４内でシフトされて、シフトされたデータがアレイ１２２内で隣接する関連光変調素子を制御するようにする。「新」データビットが最下部の制御セル１２８−１３へ書き込まれると、あらかじめ制御セル１２８−１３内に格納されたデータ値は、制御セル１２８−１２へと上位の方へシフトされ、あらかじめ制御セル１２８−１２内に格納されたデータ値は、制御セル１２８−１１へと上位の方へシフトされる（あらかじめ制御セル１２８−１１内に格納されたデータビットは削除される）。したがって画像形成装置２００Ｂのシフトレジスタ形式は、各サブスキャン期間中に１行の光変調素子に対してだけデータビットを書き込むことを必要とすることによって、関連光変調素子間のデータをラスタ化する工程を単純化し、それによって所望の画像スクロール動作をさらに効率的に実行する。次いで画像位置コントローラは、光変調素子１２５−１３、１２５−２３、１２５−３３および１２５−４３内へ書き込まれる４つの「０」ビット値を含む、次のデータフレーム１８２Ｂ（ｔ１）（図７Ｂを参照のこと）を発生させ、それによってあらかじめ書き込まれた「１」データ値が、シフトレジスタＳＲ−２およびＳＲ−３によって制御セル１２８−２２および１２８−３２へと上位の方へシフトされ、それによって光変調素子１２５−２２および１２５−３２が「オン」となる、図７Ｂに示される変調状態を発生させる。最後に、画像位置コントローラは、光変調素子１２５−１３、１２５−２３、１２５−３３および１２５−４３内へ書き込まれるさらに４つの「０」ビット値を含む、次のデータフレーム１８２Ｂ（ｔ２）（図７Ｃを参照のこと）を発生させ、それによってあらかじめ書き込まれた「１」データ値が、シフトレジスタＳＲ−２およびＳＲ−３によって制御セル１２８−２１および１２８−３１へと上位の方へシフトされ、それによって光変調素子１２５−２１および１２５−３１が「オン」となる、図７Ｃに示される変調状態を発生させる。
【００３４】
代替の実施の形態では、高エネルギビームを発生させるのに利用される光源は、単一の高出力光発生素子で構成される、または所望の光エネルギを共同で生成する多数の低出力光発生素子で構成されるとすることができる。
【００３５】
図８Ａは、多数の端面発光レーザダイオード１１５Ｃが、光変調素子（図示されない）の行と平行に配置される直線に沿って配列される光源１１２Ｃを図示する。代替策としては、光源１１２Ｃは、端面発光レーザ・ダイオード・バーまたはスタック状にいっしょに形成された多数のダイオードバーで構成され、速軸コリメーション（ＦＡＣ：ｆａｓｔ−ａｘｉｓ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）マイクロレンズを用いて、光を平行にするのに役立つことができる。
【００３６】
図８Ｂは、多数の垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１１５Ｄを担体１１１Ｄ上の２次元アレイ内に配列した光源１１２Ｄを図示する。この２次元アレイは、稠密六方構造配置などの任意の配列でスタック状に形成されて、単位面積当たりの出力量を最大化することができる。
【００３７】
代替の実施の形態では、光ホモジナイザ１１７Ｃ／Ｄが、１つ以上の先細の光導体、マイクロレンズアレイ、または当技術分野で周知の、いくつかの異なる追加の技術および方法のうちのいずれかを用いて実装される。
【００３８】
図９Ａおよび図９Ｂは、一般化されたアナモフィック光学システム１３０Ｆを含む画像形成装置２００Ｆの一部を示す概略図である。図９Ａを参照すると、アナモフィック光学システム１３０Ｆは、コリメーティング（平行）光学サブシステム１３１Ｆ、工程直交光学サブシステム１３３Ｆ、および工程方向光学サブシステム１３７Ｆを含む。光学サブシステム１３１Ｆ、１３３Ｆおよび１３７Ｆは、空間光変調器１２０Ｆと、画像形成システム１００Ｆの出力において発生するスキャンラインＳＬとの間の光路内に配置される。図９Ａは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆおよび工程直交光学サブシステム１３３Ｆが、変調器１２０Ｆを通過した変調光部分１１８Ｂに作用して、Ｘ軸と平行な（すなわち、工程直交方向の）スキャンラインＳＬ上に、集光された光部分１１８Ｃを形成することを指し示す上面図であり、図９Ｂは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆおよび工程方向光学サブシステム１３７Ｆが、変調器１２０Ｆを通過した変調光部分１１８Ｂにいかに作用して、Ｙ軸と直角方向の（すなわち、工程方向の）スキャンラインＳＬ上に、集光された光部分１１８Ｃを発生させるかを指し示す側面図である。
【００３９】
コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆはコリメーティング視野レンズ１３２Ｆを含み、コリメーティング視野レンズ１３２Ｆは、変調器１２０Ｆの直後に位置を定められ、変調器１２０Ｆの表面からわずかに発散する光部分を平行にするように構成される。コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆは、任意選択である。
【００４０】
工程直交光学サブシステム１３３Ｆは、工程直交（スキャン）方向に（すなわち、Ｘ軸に沿って）光を拡大する、２レンズの円柱または非円柱投影システムであり、工程方向光学サブシステム１３７Ｆは、工程（スキャン間）方向に（すなわち、Ｙ軸に沿って）光を集束する、円柱または非円柱の単一の集束レンズサブシステムである。これにより、単一通過画像形成システム１００Ｆの出力に位置を定められたスキャンラインＳＬ上で、光（例えば、レーザ）出力の強度を集光することが可能となる。２レンズの円柱または非円柱投影システム１３３Ｆは、変調器１２０Ｆ（および任意選択のコリメーティング光学サブシステム１３１Ｆ）を通過した変調光部分（画像形成データ）１１８Ｂを、画像形成面（例えば、シリンダ）上へ工程直交方向に投影して拡大するように構成される、第１円柱または非円柱レンズ１３４Ｆおよび第２円柱または非円柱レンズ１３６Ｆを含む。図９Ａに指し示されるように、集光された光部分１１８Ｃのわずかな扇形の広がり（拡散）をＸ軸に沿って生み出すことにより、隣接する光学サブシステムからの機械的干渉を受けずに、出力画像を互いにスティッチさせることが可能となる。レンズサブシステム１３７Ｆは、スキャンラインＳＬ上の狭い高解像度ライン画像に至るまで投影画像形成データを集光する、第３円柱または非円柱レンズ１３８Ｆを含む。レンズ１３８Ｆの集束能力が増加するにつれて、変調器１２０Ｆの光の強度は、スキャンラインＳＬにおいて発生するライン画像の強度に比較して低減される。しかしながら、これは、円柱または非円柱レンズ１３８Ｆが、透明開口部がレンズ１３８Ｆのエッジぎりぎりまで広がる状態で、工程表面（例えば、画像形成ドラム）に、より接近して配置されなければならないことを意味する。
【００４１】
空間光変調器１２０−１および１２０−２（図１を参照のこと）は、米国テキサス州ダラス市のＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ（登録商標））チップなどのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、米国コロラド州ラファイエット市のＢｏｕｌｄｅｒ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手可能なＬｉｎｅａｒ Ａｒｒａｙ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒなどの電子光学回折変調器アレイ、またはバナジウム二酸化物反射もしくは吸収ミラー素子などの熱光学吸収素子から成るアレイを含む市販のデバイスを用いて実装される。さまざまな空間光変調器を、用いることができる。
【００４２】
図１０は、ＤＭＤ式空間光変調器（ＤＭＤ）１２０Ｇの一部を示す斜視図である。ＤＭＤ１２０Ｇは、多数の微小電気機械式（ＭＥＭｓ）ミラー機構１２５Ｇで構成される変調素子アレイ１２２Ｇを含む。変調素子アレイ１２２Ｇは、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社によって販売されるＤＭＤと一致し、ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、半導体基板（すなわち、「チップ」または支持構造）１２４Ｇ上の長方形のアレイ内に配列される。ミラー機構１２５Ｇは、コントローラ回路１２６Ｇによって以下で説明するように制御され、コントローラ回路１２６Ｇも、基板１２４Ｇ上に組み立てられ、ミラー１２５Ｇの下方に配置される。Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社によって販売されているＤＭＤは、典型的にはデバイス当たり数十万のミラーを含む。
【００４３】
図１１は、ＤＭＤ式変調素子アレイ１２２Ｇの典型的なミラー機構１２５Ｇ−１１を示す。ミラー機構１２５Ｇ−１１は、最上層２１０、中央領域２２０、および下方領域２３０へ分割され、これらはすべて、基板１２４Ｇの上面に形成されたパッシベーション層（図示されない）上に配置される。ミラー機構１２５Ｇ−１１の最上層２１０は、正方形または長方形のミラー（光変調構造）２１２を含み、ミラー２１２は、アルミニウムで作られ、典型的には直径で大略１６マイクロメートルである。中央領域２２０は、２つのコンプライアントねじりヒンジ２２４によって支持プレート２２５に接続されるヨーク２２２、ならびに１対の高架電極２２７および２２８を含む。下方領域２３０は、第１電極プレート２３１および第２電極プレート２３２、ならびにバイアスプレート２３５を含む。ミラー機構１２５Ｇ−１１は、基板１２４Ｇ上に配置される関連ＳＲＡＭ型制御セル１２８Ｇによって制御される。
【００４４】
下方領域２３０は、めっき層をエッチングすること、または別のやり方ではパッシベーション層上に金属パッドを形成することによって形成される。電極プレート２３１および２３２のそれぞれは、バイアス制御信号１２７Ｇ−２、または金属ビアを経由してメモリセル１２８Ｇによって格納された相補制御信号１２７Ｇを受信するように接続される。
【００４５】
中央領域２２０は、ＭＥＭＳ技術を用いて下方領域２３０の上方に配置され、ヨーク２２２は、コンプライアントねじりヒンジ２２４を経由して支持プレート２２５によって、移動可能なように（回動可能なように）接続されるとともに支持される。支持プレート２２５は、バイアスプレート２３５の上方に配置され、バイアスプレート２３５の領域２３６上へ固定して接続される支持ポスト２２６を経由して、電気的に接続される。電極プレート２２７および２２８は、それぞれ電極プレート２３１および２３２の上方に配置され、支持ポスト２２９を経由して電気的に接続される。ミラー２１２は、ミラーポスト２１４によってヨーク２２２に固定して接続される。
【００４６】
図１２Ａから図１２Ｃは、動作中の図１０のミラー機構１２５Ｇ−１１を示す。「オン」変調状態を設定するために、ＳＲＡＭメモリセル１２８Ｇは、「Ｄ」部分の制御信号１２７Ｇが、電極プレート２３１および高架電極２２７へ送られる高電圧（ＶＤＤ）を含み、ならびに「Ｄバー」部分の制御信号１２７Ｇが、電極プレート２３２および高架電極２２８へ送られる低電圧（接地電位）を含むように、あらかじめ書き込まれたデータ値を格納する。
【００４７】
「オン」位置から「オフ」位置へミラー２１２を移動させるために、必要とする画像データビットが、制御ビット信号１２７Ｇ−１を経由してＳＲＡＭメモリセル１２８Ｇ内へロードされる（図１２Ａの下方部分を参照のこと）。
【００４８】
図１２Ａから図１２Ｃでは、ミラー機構１２５Ｇ−１１の回動ねじり軸によって、ミラー２１２は、ＤＬＰチップハウジングのｘ−ｙ座標に対して斜めの軸を中心に回動する。このように斜めに傾けると、空間光変調器から受信した入射光部分は、各ミラー機構１２５Ｇ上へ合成入射角で投影される必要があり、結果として光の出射角は、ＤＬＰチップの表面と直角となる。
【００４９】
図１３は、ＤＭＤ１２０Ｇを含む画像形成装置２００Ｇを示し、同図でＤＭＤ１２０Ｇは、好適な「折り畳まれた」配列内に配置される。画像形成装置２００Ｇは、上述したように機能するとともに動作する、均質光発生器１１０Ｇおよび関連アナモフィック光学システム１３０Ｇを含む。空間光変調器１２０Ｇが、均質光発生器１１０Ｇおよびアナモフィック光学システム１３０Ｇに対して合成角で位置を定められて、均質光場１１９Ａの入射均質光部分１１８Ａ−Ｇが、変調器１２０Ｇの表面によって定められた直交軸Ｘ、ＹまたはＺのうちのいずれかと平行でも直角でもないようにし、ならびに反射光部分１１８Ｂ−Ｇ１および１１８Ｂ−Ｇ２が、「オン」位置では、アナモフィック投影光学システム１３０Ｇを通してＺ方向に沿って変調器１２０Ｇの表面と実質的に直角に向けられ、「オフ」位置では、アナモフィック投影光学システム１３０Ｇの外側へ光吸収性ビーム停止体１４０Ｇへと向けられるようにするという点で、画像形成装置２００Ｇは、一般のシステムとは区別される。この「折り畳まれた」配列によって、各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇのミラーが「オン」位置にあるときだけ、均質光部分１１８Ａ−Ｇの一部は、各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇからアナモフィック光学システム１３０Ｇへと反射する。「オン」位置にある各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、角度θ１で光部分１１８Ａ−ＧをスキャンラインＳＬ上へと反射する。反対に、「オフ」にある各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、角度θ２で光部分１１８Ａ−Ｇを反射し、それによって変調光部分１１８Ｂ−Ｇ２は、アナモフィック光学システム１３０Ｇから離れる方へ向けられる。ビーム停止ヒートシンク構造１４０Ｇは、変調光部分１１８Ｂ−Ｇ２を受信するように位置を定められる。画像形成装置２００Ｇのコンポーネントは、同一の画像形成システムをいくつでも含む、途切れのない集合体の構造を容易にする。
【００５０】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、ＤＭＤ式空間光変調器（ＤＭＤ）１２０Ｊを有する画像形成装置２００Ｊを示す。図１４Ａを参照すると、ＤＭＤ１２０Ｊは、ＭＥＭｓミラー機構から成るアレイを含み、そのうちのＭＥＭｓミラー機構１２５Ｊ−１１、１２５Ｊ−１２および１２５Ｊ−１３が示され、基板１２４Ｊ上に、対応する制御セル１２８Ｊ−１１、１２８Ｊ−１２および１２８Ｊ−１３の上方に形成される。ＤＭＤ１２０Ｊは、制御セル１２８Ｊ−１１、１２８Ｊ−１２および１２８Ｊ−１３間でデータビット値をシフトすることを容易にするシフトレジスタ回路ＳＲＪを含むように修正され、それによってスキャンデータのスクロール（ラスタ化）を容易にする。図１４Ａは、最初の時点ｔ０におけるＤＭＤ１２０Ｇを図示し、同時点において制御セル１２８Ｊ−１１、１２８Ｊ−１２および１２８Ｊ−１３は、それぞれビット値「０」、「１」および「０」を格納し、それによってＭＥＭｓミラー機構１２５Ｊ−１１および１２５Ｊ−１３のミラー２１２−１および２１２−３は「オフ」に配置され、ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｊ−１２のミラー２１２−２は「オン」に配置される。図１４Ｂは、時点ｔ１におけるＤＭＤ１２０Ｇを図示し、同時点においてコントローラ１２６Ｊは、「１」ビット値を制御セル１２８Ｊ−１１内へ書き込む。
【００５１】
図１５は、画像形成システム１００Ｍおよびスキャン構造１６０Ｍを有するスキャン／印刷装置２００Ｍを示す。画像形成システム１００Ｍは、均質光発生器１１０Ｍ、空間光変調器１２０Ｍ、およびアナモフィック光学（例えば、投影レンズ）システム１３０Ｍを含む。画像形成ドラムシリンダ（ローラ）１６０Ｍは、アナモフィック光学システム１３０Ｍが、工程直交光学サブシステム１３３Ｍおよび工程方向光学サブシステム１３７Ｍを用いて、変調器１２０Ｍから受信した変調光部分を、画像形成ドラムシリンダ１６０Ｍの画像形成面１６２Ｍ上へ、ならびに詳しくは画像形成面１６２Ｍの画像形成領域１６７Ｍ内へ、画像形成して集光するように、位置を定められる。工程直交光学サブシステム１３３Ｍは、変調器１２０Ｍを通過した光を水平に逆にするように動作する（すなわち、光部分１１８Ｂ−４１、１１８Ｂ−４２および１１８Ｂ−４３が、工程直交光学サブシステム１３３Ｍの右側から画像形成領域１６７Ｍの左側の方へ向けられるように）。図１５は、画像形成ドラムシリンダ１６０Ｍの側面図を示し、同図で画像形成面１６２Ｍは、スキャンラインＳＬ−４においてビーム１１８Ｃ−４１、１１８Ｃ−４２および１１８Ｃ−４３によって発生する画像が、破線のバブル内に指し示されるやり方で逆にされるように、焦線ＦＬの位置に設定される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置、および特に単一の通過で高解像度、高速度の画像形成のための画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ画像形成システムは、マスク付きおよびマスクレスリソグラフィパターン形成、表面のレーザダル加工、およびレーザ切断機などの用途において、画像を発生させるために広範囲にわたって用いられている。レーザプリンタは、ポリゴンスキャナまたはガルボスキャナを利用することによって工程方向と直角にレーザを掃引するラスタ光学スキャナ（ＲＯＳ：ｒａｓｔｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｃａｎｎｅｒ）をしばしば用い、一方で切断用途に対して、レーザ画像形成システムは、フラットベッド型ｘ−ｙベクトルスキャニングを用いる。
【０００３】
レーザＲＯＳ技法の制約のうちの１つは、画像解像度とスキャンラインの横方向の広がりとの間に、設計上のトレードオフが存在することである。これらのトレードオフは、スキャンラインの両極端において、画像面の湾曲などの光学性能の制限から生じる。実際には、単一のガルバノメータまたはポリゴンスキャナを用いて、一列２０インチの画像形成幅全体で１２００ｄｐｉ解像度を達成するのは、きわめて困難である。その上に、単一のレーザヘッドによる電動式ｘ−ｙフラットベッドアーキテクチャは、広範囲の領域にとっては理想的であるが、最高速の印刷工程にとっては時間がかかりすぎる。
【０００４】
こういう訳で、広い幅の電子写真法にとって、最大２０インチ幅までのモノリシックの発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）アレイには、画像形成上の利点がある。残念ながら、現在のＬＥＤアレイは、ピクセル当たり１０ミリワットの出力レベルを提供することができるだけであり、したがって電子写真法などの一部の非熱の画像形成用途に役立つだけである。加えて、ＬＥＤバーは、経年劣化差および性能差を広げる。単一のＬＥＤが故障すると、ＬＥＤバー全体を差し換える必要がある。他の多くの画像形成またはマーキング用途には、より高い出力が必要である。例えば、レーザダル加工、または切断用途は、１０Ｗ〜１００Ｗの範囲の出力レベルを必要とすることがある。それゆえにＬＥＤバーは、これらの高出力用途に用いることができない。さらに、ずらして配置した２行以上のヘッドを用いずに、ＬＥＤをより高速度または１２００ｄｐｉを上回る解像度に広げることも困難である。
【０００５】
１００ミリワット〜１００ワットの範囲にある、より高出力の半導体レーザアレイが存在する。ほとんどの場合、それらは全幅で大略１ｃｍのレーザ・ダイオード・バーなどの１Ｄアレイ形式で存在する。高出力向け光源の別のタイプは、２Ｄ面発光ＶＣＳＥＬアレイである。しかしながら、これらの高出力レーザ技術のいずれも、最隣接間のレーザピッチを６００ｄｐｉ以上の画像形成解像度に適合可能にはしない。加えて、これらの技術のいずれも、各レーザの個々の高速度制御を可能にはしない。それゆえに高出力オーバヘッド投影画像形成システムなどの高出力用途は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＤＬＰ（商標）チップまたは液晶アレイなどの空間光変調器と組み合わせたレーザなどの高出力源をしばしば用いる。
【０００６】
画像形成システムが、並んでアレイ構成にされる場合、重なり合った投影画像を形成するのに用いることができ、ソフトウェアを用いて重なり合わせることによってより広い画像を形成して、その画像パターンを途切れのないパターンへと互いにスティッチできることを、先行技術は示している。このことは、ＰＣボード製造およびディスプレイシステム用などの、多くのマスクレス・リソグラフィ・システムにおいて示されてきた。従来、高解像度用途向けのこのようなアレイ構成の画像形成システムは、連続的な高解像度画像を互いにスティッチするために、２行の画像形成サブシステムかそれとも２重通過スキャン構成かを用いなければならないように配列されていた。これは、光学サブシステムの寸法上、物理的ハードウェアに制約があるためである。画像形成する２重の行構成は、依然として、基板を単一方向に移動させる運搬機を用いて、途切れなく互いにスティッチすることができるが、しかしこのようなシステムは、多量の追加のハードウェア設置場所および各画像形成行間の精度調整を必要とする。
【０００７】
マスクレスリソグラフィ用途にとっては、画像形成されるフォトレジストの露光と現像との間の時間は決定的に重要とは言えず、したがって単一のラインに沿ってフォトレジストに画像を形成しても、すぐに露光する必要がない。しかしながら、露光と現像との間の時間は、ときどき決定的に重要となる。例えば、電子写真式レーザ印刷は、時間とともに自然に減衰する電荷を消去することによって、感光体に画像を形成することに基づいている。それゆえに露光と現像との間の時間は、時不変性ではない。このような状況では、露光システムにとっては、単一のラインを、またはいくらか詰めて配置された、表面における高解像度の隣り合うラインを同時に、露光することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電子写真式印刷の用途に加えて、露光と現像との間の時間が決定的に重要な別のマーキングシステムがある。一例は、当初Ｃａｒｌｅｙによって、発明の名称が「ＦＯＵＮＴＡＩＮ ＳＯＬＵＴＩＯＮ ＩＭＡＧＥ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ（電子リソグラフィ用の湿し水画像装置）」の米国特許第３，８００，６９９号明細書に開示された、レーザベースの可変データ・リソグラフィ・マーキング技法である。標準のオフセットリソグラフィ印刷では、疎水性の画像形成領域および親水性の非画像形成領域を有する静的な画像形成プレートが作成される。水ベースの湿し水の薄層は、プレートを選択的に湿潤させ、油ベースのインクを選択的に拒絶する撥油層を形成する。米国特許第３，８００，６９９号明細書に開示された可変データ・リソグラフィ・マーキングでは、レーザは、湿し水をパターン切除して、オン・ザ・フライで可変の画像領域を形成するのに用いることができる。このようなシステムにとっては、湿し水の薄層も、周囲空気への自然の分圧蒸発が原因で時間とともに厚さが低下する。それゆえに、単一の画像形成通過ステップにおいて形成される単一の連続的な高出力レーザ画像形成ラインパターンを形成し、その結果、液体湿潤フィルム厚が、レーザ切除ステップを形成する画像のどこでも同一厚となることも有利なことである。しかしながら、大部分のアレイ構成の高出力高解像度画像形成システムにとっては、空間光変調器を囲むハードウェアおよびパッケージが、通常、途切れのない連続的なラインパターンを画像形成するのを妨げる。その上に、ダル加工、リソグラフィ、コンピュータ・トゥ・プレート製作、広領域型抜き、または熱ベース印刷もしくは他の新規な印刷用途などの、レーザ画像形成の多くの領域にとって必要なものは、１ワットレベルを十分に上回る高い総光パワーを有し、２０インチを越える広い工程幅全体に拡張可能であり、１２００ｄｐｉを上回る解像度を達成可能であり、単一の通過で高解像度、高速度の画像形成を可能にする、レーザベースの画像形成技法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一般に、工程（スキャン間）方向に移動するスキャン構造（例えば、ドラムシリンダ）の画像形成面上に、所定の画像データに従って、細長い実質的に１次元のスキャン画像が発生する、画像形成（例えば、リソグラフィ）装置に向けられる。本発明は、詳しくは、複数の光変調素子から成る２次元アレイを有する空間光変調器が、所定のスキャン画像データに応じて２次元光場を変調するのに用いられ、その後でその変調光が、工程方向および工程直交方向にアナモフィックに画像形成され、画像形成面上に定められた細長画像形成領域上へ、工程方向に集光されるような画像形成装置に向けられる。この配列に関して起こり得る問題は、画像形成面が工程方向に移動しながら、アレイ内のすべてのデータラスタが同時に変化する場合、転写された画像の汚れ（すなわち、画像形成面上に配置された、スキャン画像によって処理される転写材料の変形）が生じる場合があることである。本発明の一態様によれば、この汚れを回避するために、画像形成面の工程方向の移動を光変調素子の変調状態と同期化させるのに画像位置コントローラが利用され、例えば、光変調素子を通して画像データビット値をシフト（ラスタ化）することによって同期化させ、それによってスキャン画像の画像特徴が、画像形成面の工程方向の移動に一致する速度でスクロールされ（工程方向にシフトされ）、それによってたとえ画像形成面部分が工程方向に移動しても、画像特徴は、実質的に画像形成面のうちの対応する部分と一致した状態のままとなる。汚れ問題を回避することに加えて、画像形成面の移動に同期してスキャン画像特徴をラスタ化することによって、本発明は、さらに画像形成面上の各画像特徴と関連した露光時間を増加させ、それによってスキャン面への全出力の転写を維持しながら均質光場を供給するピーク出力の低減を容易にし、それゆえに低出力光源の利用を可能にすることによって、画像形成装置の全体にわたるコストを低減する。
【００１０】
本発明の一実施の形態によれば、画像形成装置は、２次元光場にわたって一様に広がった（拡散した）一定の均質光を発生させる、市販の均質光発生器（例えば、ＬＩＭＯ社製高出力レーザ・ダイオード・ライン発生器）と、その光場内に配置され、所定のスキャンライン画像データに従って均質光を変調する空間光変調器と、変調された均質光を工程方向および工程直交方向に画像形成し、変調された均質光を工程方向に集光して、スキャン構造の画像形成面上に実質的に１次元のスキャンライン画像を形成するアナモフィック光学システムとを含む。アナモフィック光学システムを利用して、変調された均質光を画像形成して集光することによって、スキャンライン画像の任意の点にかつ高出力レーザ光源を必要とせずに、高い総光パワー（すなわち、数百ワットのオーダー）を選択的に同時に発生することができ、それによって、例えば３０ｋＨｚを超える高速度のラインアドレス指定を有する単一通過のスキャン用途および単一通過の印刷用途向けに用いることができる、費用効率の高い画像形成装置を容易にする。
【００１１】
本発明の一態様によれば、空間光変調器は、２次元アレイ内に配列された多数の光変調素子を含み、各光変調素子は、光変調構造および関連画像データビット値を格納する関連制御セルを含み、この画像データビット値は、所定のスキャン画像データによって決定される。各光変調素子は、その光変調構造が２次元均質光場の関連光部分を受信するようにアレイ内に配置され、光変調構造は、関連画像データビット値に従って制御されて、「オン」変調状態と「オフ」変調状態との間で変化する。変調素子の光変調構造が「オン」変調状態にあると、光変調構造はその関連光部分をアナモフィック光学システムの方へ向ける。反対に、光変調構造が「オフ」変調状態にあると、受信した関連光部分は、アナモフィック光学システムへと通過することを妨げられる（例えば、阻止されるまたは同システムから離れる方へ方向転換する）。アナモフィックに画像形成され集光される前に、均質光をこのように変調することによって、任意の与えられた瞬間に、スキャンラインの１点に高出力を加えるにすぎないラスタ化システムと比較して、本発明は、画像形成領域全体に同時に高出力スキャンラインを生成することができる。加えて、比較的低出力の均質光が多数の変調素子に広がるので、本発明は、デジタル・ミクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）、電子光学回折変調器アレイ、または熱光学吸収素子のアレイなどの、市販の低コストの空間的光変調デバイスを用いて生成することができる。
【００１２】
本発明の一実施の形態によれば、空間光変調器に属するアレイ構成の光変調素子は行および列に配列され、アナモフィック光学システムは、各列から受信した光部分を、細長いスキャンライン画像の関連部分（「ピクセル」）上へ画像形成して集光するように構成され、画像データビット値をシフト（ラスタ化）する工程は、各列内に連続して配列された光変調素子に沿って画像データビット値を連続してシフトする工程を含む。すなわち、（「オン」変調状態にある）所与の列に照射された光変調素子から受信した、画像形成され集光された変調光部分は、アナモフィック光学システムによってスキャンライン画像に属する対応する同一のスキャンライン部分上へ向けられ、その結果を示す画像形成「ピクセル」は、所与の列内で「オン」状態にある、照射された光変調素子からの複合光となる。本発明の重要な態様は、各光変調素子が（透過または反射によって）通過させる光部分が、アナモフィック光学システムによってスキャンラインへ供給される１ピクセルの２値データを表し、画像形成され集光された光を受信する、画像形成面の領域が、各列内のどの素子が「オン」であるかに従って、工程方向に微細にシフトされることを理解することにある。したがって、各列内に配置された多数の変調素子を、画像データビットがその列に沿って上位の方へ（または下位の方へ）シフトされるように、個々に制御することによって、本発明は、汚れ問題を回避する画像形成装置を提供する。
【００１３】
本発明の一実施の形態によれば、データのシフトは、各サブスキャン時間間隔中に、空間光変調器に属する各制御セルへデータを更新して書き込むことによって成し遂げられる。例えば、第１サブ画像形成時間間隔中に、アレイ内の各光変調素子に対して少なくとも１つのデータビットを含む第１データフレームが、光変調素子の制御セルへ送られて格納され、それによって光変調素子は第１変調状態に入る。次の順次的なサブスキャン時間間隔の前に、データの一部が（例えば、各列に沿ってデータを上位の方へシフトすることに対応して）所定のパターンで効果的にシフトされるとともに、新たなデータが（例えば、複数の光変調素子から成る最下行に対応して）追加されるような、修正（第２）データフレームが発生する。修正データフレームは、次のサブスキャン時間間隔中に、光変調素子の制御セルへ送られて格納され、この修正工程が繰り返される。この工程は、データラスタとして多数回、類似のデータを空間光変調器へ書き込む必要があり、極めて高いデータ伝送レートを必要とすることに留意されたい。
【００１４】
本発明の代替の実施の形態によれば、空間光変調器のアーキテクチャは、画像スクロール動作をさらに効率的に実行するために、関連した光変調素子間のデータをラスタ化する工程を単純化するシフトレジスタ形式を含むように修正される。すなわち、空間光変調器は、例えば、アレイの各列内に配置された制御セル間のデータビット値をシフトする少なくとも１つのシフトレジスタ回路を含むように修正される。この配列を用いて、各サブスキャン時間間隔中に１行の「新」データが空間光変調器に書き込まれ、あらかじめ受信したすべてのデータがシフトレジスタ回路によって隣接する関連光変調素子へシフトされる。例えば、「新」データビットが、ある列内にある最下部の光変調素子の制御セルに書き込まれると、最下部の光変調素子によってあらかじめ格納されたデータ値は、最下部の光変調素子の真上に配置された光変調素子の方へ上位にシフトされる。この配列を用いて、アレイの各サブスキャン行は、各サブスキャン時間間隔においてその隣接するかつ先行するサブスキャン行からラスタ化されたデータベクトルを受信し、第１サブスキャン行は、各新データラスタ境界が直面するのと同程度の必要性で（およびラスタ当たり１回だけ）更新される。このシフトレジスタ形式技法は、バンド幅要件を劇的に低減することによって、効率を大いに改善する（例えば、空間光変調器内に光変調素子が１０００行あるとすると１０００倍だけ）。
【００１５】
本発明の一実施の形態によれば、市販の均質光発生器（例えば、ＬＩＭＯ社製高出力レーザ・ダイオード・ライン発生器）は、１つ以上の光源と、光源によって発生する光ビームを均質化するとともに、均質化された光ビームを２つ以上の光変調素子上へ広げる光ホモジナイザ光学システム（例えば、１つ以上の先細の光導体またはマイクロレンズアレイ）とを含む。このように、高エネルギ密度ビーム（すなわち、単位面積当たり比較的高い第１光束を有する光）を、単位面積当たり比較的低エネルギの均質光（すなわち、高エネルギ密度ビームの光束密度よりも低い第２光束密度を有する光）に変換する１つの利益は、この配列が、高エネルギ光を処理することができる特別な光学材料および反射防止コーティングを用いて空間光変調器を組み立てることを必要とせずに、高エネルギ光源（例えば、レーザまたは発光ダイオード）の利用を容易にすることである。すなわち、ホモジナイザを利用して、拡張された２次元領域にわたって高エネルギレーザ光を広げることによって、所与の領域にわたる（例えば、各変調素子の領域にわたる）光の強度（ワット／ｃｃ）は、空間光変調器を形成するのに低コストの光学材料および反射防止コーティングが利用可能なように、受け入れ可能なレベルに低減される。高エネルギビームを比較的低エネルギの均質光に変換する別の利益は、この配列が出力処理能力を改善することである。光を広げると、点欠陥（例えば、微視的塵粒子またはひっかき傷）が全光透過損失上に有する負の画像形成効果も排除する。代替の具体的な実施の形態によれば、均質光発生器の光源は、所望の光エネルギを共同で生成する多数の低出力光発生素子を含む。具体的な一実施の形態では、複数の光変調素子から成る行と平行なラインに沿って、光源（例えば、端面発光レーザダイオードまたは発光ダイオード）が配列される。別の具体的な実施の形態では、２次元アレイ内に光源（例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ））が配列される。高出力均質光の用途に対しては、光源は、その発光が、ホモジナイザ光学によって互いに混ぜ合わされて、均質の所望の高出力を生成するような、多数の低出力光源で構成されることが好ましい。いくつかの独立した光源を用いることによるさらなる利益は、コヒーレント干渉に起因してレーザスペックルが低減されることである。
【００１６】
本発明の別の実施の形態によれば、全体にわたるアナモフィック光学システムは、空間光変調器から受信した変調光部分を集光して、集光された変調光が実質的に１次元のスキャンライン画像を形成するようにする、工程直交光学サブシステムおよび工程方向光学サブシステムを含み、スキャンライン画像において集光された変調光は、均質化された光よりも高い光学強度（すなわち、より高い光束密度）を有する。２次元の変調光パターンをアナモフィックに集光して（焦点に集めて）高エネルギの細長いスキャンラインを形成することによって、本発明の画像形成システムは、より高強度のスキャンラインを出力する。スキャンラインは、通常、その焦点近傍の移動想像面の方に向けられ、移動想像面にわたって掃引される。これにより、プリンタなどの画像形成システムを形成することが可能となる。表面掃引の方向は、通常、スキャンラインの方向に直角であり、慣習的に工程方向と呼ばれる。加えて、スキャンラインと平行な方向は、慣習的に工程直交方向と呼ばれる。スキャンライン画像の形成は、工程方向に沿ってスキャンライン画像を収束することおよび緊密に集束すること、ならびに工程直交方向に沿ってスキャンライン画像を投影することおよび拡大することを扱う、種々の対の円柱または非円柱レンズを有することができる。具体的な一実施の形態では、工程直交光学サブシステムは、変調光を細長いスキャンライン上へ工程直交方向に投影し拡大するように構成される、第１および第２円柱または非円柱レンズを含み、工程方向光学サブシステムは、変調光をスキャンライン上へ工程方向と平行方向に集光して縮小するように構成される、第３円柱または非円柱集束レンズを含む。この配列は、隣接する光学システムと結合する（重複領域といっしょに「スティッチされる」または混ぜ合わされる）ことができる、幅広のスキャンラインを発生させて、実質的に無制限の長さのスキャンラインを有する集合体を生成することを容易にする。任意選択のコリメーティング視野レンズを、工程方向および工程直交方向において、空間光変調器と円柱または非円柱集束レンズとの間に配置することもできる。全体にわたる光学システムは、光学収差または歪みを補償するのに役立つさらにいくつかの素子を有することができ、このような光学素子は、多数の折り畳みビーム経路を備えた透過レンズまたは反射ミラーレンズとすることができることを理解されたい。
【００１７】
本発明の具体的な実施の形態によれば、空間光変調器は、パッケージ化された形態のデジタル光プロセッサと呼ばれる、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＤＬＰ（商標）チップを含む。この半導体チップはそれ自体、しばしばデジタル・マイクロミラー・デバイスまたはＤＭＤと呼ばれる。このＤＭＤは、基板上に配置された微小電気機械式（ＭＥＭｓ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）ミラー機構から成る２次元アレイを含み、各ＭＥＭｓミラー機構は、コントローラによって発生する関連制御信号に従って、第１傾斜位置と第２傾斜位置との間で移動可能なように支持されるミラーを含む。空間光変調器およびアナモフィック光学システムは、各ミラーが第１傾斜位置にあると、受信したその関連光部分をミラーがアナモフィック光学システムの方へ反射し、ミラーが第２傾斜位置にあると、受信した関連光部分をミラーがアナモフィック光学システムから離れてビームダンプの方へ反射するように、折り畳まれた配列内に位置を定められる。任意選択のヒートシンクが、空間光変調器に対して固定して位置を定められて、第２傾斜位置に配置されたミラーからビームダンプに向かう光部分を受ける。任意選択のフレームが、固定された相対位置にある各コンポーネントを保持するのに利用される。反射式ＤＭＤベースの画像形成システムの利点は、折り畳まれた光路配列が、システム設置面積の小型化を容易にすることである。
【００１８】
本発明の別の具体的な実施の形態によれば、空間光変調器は、周知の技術に従って構成されるシフトレジスタ回路を含み、上述したシフトレジスタ形式を用いて各列内にある関連ＭＥＭｓミラー機構の制御セル間のデータビット値をシフトすることを容易にするように修正される。ランダム・アクセス・メモリからシフトレジスタ形式へＤＭＤメモリアーキテクチャを変更すると、ＤＭＤアレイ上のミラー行の数の逆数倍だけバンド幅要件が低減される。
【００１９】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様ならびに利点が、次の説明、添付された請求項、および付随の図面に関して、より良好に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の典型的な実施の形態に従って、投影されたスキャン画像を備えた画像形成面の同期化を描写する２つの部分斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に従って、利用される画像形成装置を示す上面斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、高出力光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、高出力光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、高出力光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、比較的低出力の光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、比較的低出力の光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、比較的低出力の光源を用いて単一フレームスキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明に従って同期化スキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明に従って同期化スキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明に従って同期化スキャン動作中の図２の装置を示す概略側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の具体的な実施の形態に従って同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の具体的な実施の形態に従って同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の具体的な実施の形態に従って同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタを用いて同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタを用いて同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタを用いて同期化スキャン動作中の画像形成装置を示す部分斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の代替の実施の形態に従って図２の画像形成システムの均質光発生器によって利用される代替の光源を示す概略斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の代替の実施の形態に従って図２の画像形成システムの均質光発生器によって利用される代替の光源を示す概略斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の具体的な実施の形態に従って図２の画像形成装置によって利用されるアナモフィック光学システムを示す概略上面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の具体的な実施の形態に従って図２の画像形成装置によって利用されるアナモフィック光学システムを示す概略側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の具体的な実施の形態に従って図２の装置によって利用されるＤＭＤ式空間光変調器の一部を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、さらに詳細に図１０のＤＭＤ式空間光変調器に属する光変調素子を示す分解斜視図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、動作中の図１１の光変調素子を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、動作中の図１１の光変調素子を示す斜視図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃ、動作中の図１１の光変調素子を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の具体的な実施の形態に従って、折り畳まれた配列内にある図１０のＤＭＤ式空間光変調器を含む画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタ回路を含むように修正されたＤＭＤ式空間光変調器を含む画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の別の具体的な実施の形態に従ってシフトレジスタ回路を含むように修正されたＤＭＤ式空間光変調器を含む画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の別の具体的な実施の形態に従って画像形成装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、２つの異なる時点（すなわち、装置「２００（ｔ０）」は最初の時点ｔ０における動作状態を描写し、装置「２００（ｔ１）」は時点ｔ０のすぐ後に発生する、次の時点ｔ１における動作状態を描写する）における概略化された画像形成（例えば、リソグラフィ）装置２００の動作状態を描写する。図１の上方左部分において、装置２００は一般に、所定のスキャンライン画像データに従って２次元均質光場１１９Ａを変調して、その変調光が２次元変調光場１１９Ｂを形成するようにする、空間光変調器１２０または他のデバイスと、変調光場１１９Ｂをアナモフィックに集光して、集光された変調光が、画像形成面１６２の細長画像形成領域１６７上に実質的に１次元のスキャンライン画像ＳＬを形成するようにする、アナモフィック光学システム１３０と含み、画像形成面１６２は典型的な実施の形態では、湾曲した矢印によって指し示される中心軸の回りに回動するドラムシリンダ（ローラ式）画像形成構造１６０上に配置される。空間光変調器１２０は、２次元均質光場１１９Ａ内に配置された光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のアレイを含み、各光変調素子が、さらに詳細に以下で説明されるように、その変調状態に従って関連均質光部分を通過させるまたは阻止する／偏向させるようにする。したがってアナモフィック光学システム１３０によって細長画像形成領域１６７上に形成された、実質的に１次元のスキャンライン画像ＳＬは、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態パターンのいずれかによって決定される。例えば、図１の上方左部分を参照すると、装置２００（ｔ１）の光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態パターンは、変調器１２０の中央の行に配置された光変調素子１２５−１２、１２５−２２、１２５−３２および１２５−４２だけが、「オン」変調状態にあるように設定され、それによって変調光部分１１８Ｂ−１２、１１８Ｂ−２２、１１８Ｂ−３２および１１８Ｂ−４２は、アナモフィック光学素子１３０へと通過し、さらに水平の（白色の）スキャン特徴ＳＦ（ｔ１）が細長画像形成領域１６７の中央部分に配置されるスキャンライン画像ＳＬ（ｔ１）を発生させる。
【００２２】
画像形成面１６２のスキャン間（工程）方向移動は、スキャンライン画像ＳＬの画像特徴が、画像形成面１６２のスキャン間移動と同じ速度でスキャン間方向にスクロールする（ラスタ化される）ように、２次元均質光場１１９Ａの変調と同期化する。図１の上方左部分を参照すると、この画像／表面の同期化は、画像位置コントローラ回路１８０を用いて達成される。画像位置コントローラ回路１８０の１つの機能は、画像データビット値１８２を発生させて変調器１２０へ送り、それによって光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態がスキャンライン画像データＩＤに従って制御されることである。画像位置コントローラ回路１８０の任意選択の機能は、制御信号１８４を経由して、ドラムシリンダ式画像形成構造１６０の回動速度を制御することである。画像位置コントローラ回路１８０の主要な機能は、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態が、画像形成面１６２のスキャン間移動と同じ速度で、スキャン間方向にスクロールする（すなわち、上位の方へ移動する）画像特徴を生成するように、画像形成面１６２のスキャン間（例えば、上位への）移動に同期して画像データビット値１８２を周期的に更新し、それによってスキャンライン画像ＳＬの画像特徴が、その関連部分が細長画像形成領域１６７を通して工程方向に移動しながら、画像形成面１６２の関連部分と一致した状態のままとなることである。
【００２３】
図２は、画像形成装置２００が均質光発生器１１０も含むことを示す。均質光発生器１１０は、均質光場１１９Ａの全部分が、実質的に同一の一定エネルギレベルを有する光エネルギを受信するように、実質的に一様な２次元均質光場１１９Ａを形成する、連続的な（すなわち、一定な／無変調の）均質光１１８Ａを発生させる。アナモフィック光学システム１３０を利用して、変調された均質光を集光することによって、高い総光パワー（すなわち、数百ワットのオーダー）が、高出力レーザ光源を必要とせずに、スキャンライン画像ＳＬの任意の点上に選択的に同時に発生することができ、それによって３０ｋＨｚを超える高速度のラインアドレス指定を有する単一通過のスキャン用途および単一通過の印刷用途を容易にすることができる。
【００２４】
変調器１２０は一般に、支持構造１２４上に配置された変調素子１２５−１１〜１２５−４３で構成される変調素子アレイ１２２と、関連画像データビット値であって、そのビット値がコントローラ１８０によって発生するとともに所定のスキャン画像データＩＤによって決定される関連画像データビット値（１または０）を格納する制御（メモリ）セル１２８−１１〜１２８−４３を含むデバイス制御回路１２６とを含む。変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、２次元アレイ１２２内に配列され、各変調素子１２５−１１〜１２５−４３の光変調構造（例えば、ミラー、回折素子、または熱光学吸収素子）が、均質光１１８Ａのうちの対応する部分を受信する（例えば、変調素子１２５−１１および１２５−２２がそれぞれ均質光部分１１８Ａ−１１および１１８Ａ−２２を受信する）ように配置され、アナモフィック光学システム１３０の方へ所定の方向に沿って、受信した対応する変調光部分を選択的に通過させる（変調する）ように位置を定められる（例えば、変調素子１２５−２２は変調光部分１１８Ｂ−２２をアナモフィック光学システム１３０へと通過させるが、しかし変調素子１２５−１１はアナモフィック光学システム１３０に達しないように光を阻止するまたは偏向させる）。各光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、関連制御セル１２８−１１〜１２８−４３によって関連制御ビット信号１２７を経由して個々に制御可能であり、「オン」（第１）変調状態（例えば、関連制御セルが「１」ビット値を格納するとき）と「オフ」（第２）変調状態（例えば、関連制御セルが「０」ビット値を格納するとき）とを切り替える。所与の変調素子が「オン」のとき、その変調素子は、その所与の変調素子が受信した関連光部分をアナモフィック光学システム１３０の方へ向けるように動作する。反対に、所与の変調素子が「オフ」のとき、その変調素子は、その所与の変調素子が受信した関連光部分を妨げる（例えば、阻止するまたは方向を変える）ように動作する。制御セル１２８−１１〜１２８−４３内に格納されたビット値に従って、変調素子１２５−１１〜１２５−４３を選択的に「オン」または「オフ」にすることによって、変調器１２０は、連続的な均質光１１８Ａの一部を変調して（すなわち、通過させるまたは通過させない）、アナモフィック光学システム１３０へと通過する２次元変調光場１１９Ｂが発生するように機能する。
【００２５】
アナモフィック光学システム１３０は、変調光部分をアナモフィックに画像形成して集光するように機能し、変調光部分は、変調器１２０から２次元光場１１９Ｂを経由して画像形成領域１６７の関連部分上へ、幅Ｓ（すなわち、図２に指し示されたようにＸ軸方向に測定された）を有する細長いスキャンライン画像ＳＬが発生するように受信される。アナモフィック光学システム１３０は、変調器１２０からアナモフィック光学システム１３０へ向けられた光場１１９Ｂの２次元パターンを受信するように位置を定められた１つ以上の光学素子（例えば、レンズまたはミラー）を含み、変調器１２０内の１つ以上の光学素子（例えば、レンズまたはミラー）は、受信した光部分を、スキャン（Ｘ軸）方向よりもスキャン間（例えば、Ｙ軸）方向に著しく画像形成して集光するように構成され、それによって受信した光部分は、スキャン（Ｘ軸）方向と平行に広がる細長いスキャンライン画像ＳＬを形成するように、アナモフィックに集束される。
【００２６】
変調器１２０に属する光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、行および列から成る２次元アレイ１２２内に配置され、アナモフィック光学システム１３０は、複数の変調素子から成る各列を通過した光部分を、スキャンライン画像ＳＬに属する各スキャンライン部分ＳＬ−１〜ＳＬ−４上へ画像形成して集光するように構成される。図２に示される概略化された配列において、素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３を通過した任意の光が、アナモフィック光学システム１３０によってスキャンライン部分ＳＬ−１上へ画像形成され集光され、素子１２５−２１、１２５−２２および１２５−２３を通過した任意の光が、スキャンライン部分ＳＬ−２上へ画像形成され集光され、素子１２５−３１、１２５−３２および１２５−３３を通過した任意の光が、スキャンライン部分ＳＬ−３上へ画像形成され集光され、素子１２５−４１、１２５−４２および１２５−４３を通過した任意の光が、スキャンライン部分ＳＬ−４上へ画像形成され集光される。
【００２７】
スキャン構造１６０は、スキャンライン部分ＳＬ−１〜ＳＬ−４内に形成された特徴のスキャン間（Ｙ軸）位置が、各列内の「オン」である変調素子に依存して変更することができるように、位置を定められる。図２において、素子１２５−２２は、関連した列の中央位置に位置を定められ、対応する「白色の」スキャン特徴ＳＦ−２が、スキャンライン部分ＳＬ−２の中央部分に発生する。素子１２５−１３１および１２５−１３３が、それぞれ関連した列の上方および下方の位置に位置を定められるので、対応する「白色の」スキャン特徴ＳＦ−３１およびＳＦ−３２は、スキャンライン部分ＳＬ−３のうちの対応する上方部分および下方部分に形成される。
【００２８】
図２に示される概略化された変調器１２０は、便宜的に各列内に３つの変調素子だけを含むが、アレイ１２２に属する各列に配置された変調素子の数を増加させると、グレーの陰影をさらに示す場所の生成を容易にすることによって、グレースケール制御を高めるはずである。アレイ１２２に属する各列内の多数の変調素子は、狭い幅内の２つ以上のスキャンラインの同時発生も容易にし、以下でさらに詳細に説明されるように、画像データをスクロールしてぼやけを防止することも可能にする。この配列は、１つ以上の「予備」または「冗長」素子も可能にするはずである。
【００２９】
図３Ａから図３Ｃは、プリンタまたはスキャナとして機能する理想化された画像形成装置２００を示す。図示された配列は、一般に画像転写動作を説明するように意図されていて、画像転写動作の基本概念は、他の配列を用いて実行されてもよい。語句「湿し水」は、滑らかな画像形成面（例えば、プレートまたはローラ表面）の非画像領域にインクを保留させないように、リソグラフィに用いられる、湿らせる（例えば、水、および米国、ミネソタ州、セントポール市の３Ｍ社によって製造されるＮｏｖｅｃ（商標）など）溶液を指す。
【００３０】
図３Ａを参照すると、画像形成装置２００は、細長画像形成領域１６７の上流ポイントで画像形成面１６２上へ湿し水１９２を加える液体源１９０と、細長画像形成領域１６７の下流ポイントでインク材料１９７を加えるインク源１９５と、目標の印刷媒体へインク材料１９７を転写する転写機構（図示されない）と、次の露光サイクル用に画像形成面１６２を準備するクリーニング機構１９８とを含む。インク源１９５は、画像形成面１６２の露光部分上へインク材料１９７を加える（すなわち、このような部分を露光するために、湿し水１９２が除去されるとき）。画像形成面１６２上に配置されたインク材料だけが、印刷媒体へ転写される。それゆえに、従来のシステムに見られるようにプレートからの一定なデータの代わりに、湿し水除去からの可変のデータが転写される。ラスタ化光源（すなわち、スキャンラインと交差して端から端へラスタ化された光源）を用いて動作するこの工程にとっては、単一の極めて高出力の光（例えば、レーザ）源が、リアルタイムで湿し水を十分に除去するのに必要となるはずである。
【００３１】
図３Ａから図３Ｃは、画像形成され集光された光へ露光されると、実質的に瞬時にかつ完全に湿し水１９２を除去するという点で、画像形成装置２００の理想化された画像転写動作を図示する。図３Ａは最初の時点ｔ０における画像形成装置２００を示し、図３Ｂは次の時点ｔ１における画像形成装置２００を示し、図３Ｃはさらに次の時点ｔ２における画像形成装置２００を示す。
【００３２】
図３Ａを参照すると、時点ｔ０で、変調器１２０に属するすべての３つの光変調素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３が、「オン」変調状態に入り、それによって、これらの素子が受信した均質光場１１９Ａの一部が、変調光場１１９Ｂ内へと通過して、アナモフィック光学システム１３０によって画像形成され集光されて、画像形成され集光された光場１１９Ｃが、スキャンライン部分ＳＬ−１に対応する細長画像形成領域１６７の一部上へ光を加えるようにする（図２を参照のこと）。理想的には、アナモフィックに集光された変調光場１１９Ｃは、表面領域１６２−１にわたって配置された湿し水を、実質的に瞬時にかつ完全に除去し、それによって画像形成面領域１６２−１を露光する表面特徴ＳＦ−１を形成する。
【００３３】
続いて図３Ｂおよび図３Ｃは、表面特徴ＳＦ−１が、画像形成装置２００の画像転写動作に従っていかに利用されるかを示す。図３Ｂを参照すると、ｔ１時点でドラムシリンダ１６０は、表面領域１６２−１がインク源１９５の下を通過するように回動している。図３Ａに描写されたように湿し水が除去されたために、インク材料１９７は露光された表面領域１６２−１上に配置されて、インク特徴ＴＦ−１を形成する。インク特徴ＴＦ−１が転写ポイントを通過しながら、インク特徴ＴＦ−１は印刷媒体へ転写され、結果として印刷媒体上に印刷されたインクの「ドット」が生じる。図３Ｃに指し示されるように、現時点では実質的に除去されているインク特徴ＴＦ−１を有する表面領域１６２−１は、クリーニング機構１９８の下を回動し、クリーニング機構１９８は残留する任意のインクおよび湿し水材料を除去する。図３Ａから図３Ｃを参照して上述した、理想化された動作が有する起こり得る問題は、画像形成面１５２の選択部分から湿し水１９２を瞬時に除去することが、達成するのに困難な場合があることであり、除去工程を完全なものにするためには、集光された光場１１９Ｃが加えられて十分に長い期間維持される必要があるからである。湿し水を十分に除去するのに必要なフレーム時間（すなわち、変調素子が「オン」状態のままである期間）がかなりある場合、次いで画像形成面１６２は、各フレーム中に工程方向にかなりの量を移動させることができ、転写された画像に汚れが生じることがある。この起こり得る問題は、図４Ａから図４Ｃに図示され、ここで図４Ａは、最初の時点ｔ３１における画像形成装置２００を示し、最初の時点ｔ３１で変調器１２０に属する光変調素子１２５−１２が「オン」となり、それによって素子１２５−１２が受信した均質光場１１９Ａの比較的小さい部分が、変調光場１１９Ｂ内へと通過し、アナモフィック光学システム１３０によって画像形成され集光されて、画像形成され集光された光場１１９Ｃが、スキャンライン部分ＳＬ−１に対応する細長画像形成領域１６７の一部上へ光を加えるようにし、それによって表面領域１６２−３１にわたって配置された湿し水上へ集光された光を加える。アナモフィックに画像形成され集光された変調光場１１９Ｃの出力は、表面領域１６２−３１にわたって湿し水を瞬時に除去するのには不十分であり、その結果表面領域１６２−３１は、湿し水で少なくとも部分的に覆われた状態のままとなる。図４Ｂに指し示されるように、同図は現在の「フレーム」の終了前の状態であり、光変調素子１２５−１２は「オン」状態のままであり、画像形成され集光された光場１１９Ｃは、スキャンライン部分ＳＬ−１に対応する細長画像形成領域１６７の一部上へ光を加え続ける。しかしながら、時点ｔ３１と時点ｔ３２との間の期間中にドラムシリンダ１６０が回動するために、現在の「フレーム」と関連する、画像形成され集光された光が、拡張された表面領域１６２−３２にわたって湿し水を除去し続けて、拡張された表面領域１６２−３２の中央部分がフレーム全体の期間中に光を受信するようにし、しかし拡張された表面領域１６２−３２のエッジ部分が、フレームの開始および終了において少しの間だけ光を受信し、それによってエッジ領域内の湿し水の除去が不完全となる（その結果を示す表面特徴ＳＦ−３の湾曲したエッジによって指し示される）。図４Ｃに図示されるように、表面特徴ＳＦ−３がインク源１９５の下を通過し、適用されたインク材料１９７が加えられる、次の時点ｔ４で、インク特徴ＴＦ−３は、あまりにも狭いことによっておよび／または印刷媒体へ転写することができるもしくはできないエッジ領域を有することによって特徴付けられ、その結果、望ましくない汚れが発生し、画像転写動作が非最適なものとなる。この汚れ問題を回避するために、画像形成面１６２のスキャン間（工程方向）移動を光変調素子１２５−１１〜１２５−１３の変調状態と同期化させるのに、画像位置コントローラ１８０が利用されて、発生した画像特徴が、画像形成面１６２のスキャン間移動と同じ速度でスクロールされる（スキャン間方向に移動する）ようにし、それによってその特徴は、たとえ画像形成面部分が工程方向に移動しても、画像形成面１６２の同一部分（領域）と一致した状態のままとなる。すなわち、本発明の重要な態様は、画像形成面１６２が工程方向に微細にシフトされながら、画像形成され集光された光場１１９Ｃが、アナモフィック光学システム１３０によって画像形成面１６２へ供給されることを理解することにある。図５Ａから図５Ｃは、光変調素子１２５−１１〜１２５−１３の変調状態に対する画像形成面１６２の同期化動作を図示する。図５Ａは、最初の時点ｔ５１における画像形成装置２００を示し、最初の時点ｔ５１で変調器１２０に属する光変調素子１２５−１３が「オン」となり（他のすべての素子は「オフ」状態のままであり）、それによって素子１２５−１３が受信した均質光場１１９Ａの比較的小さい部分が、変調光場１１９Ｂ内へと通過し、アナモフィック光学システム１３０によって集光されて、集光された光場１１９Ｃが細長画像形成領域１６７内のスキャンライン部分ＳＬ−１の下方部分上へ光を加えるようにし、それによって表面領域１６２−５にわたって配置された湿し水上へ画像形成され集光された光を加える。アナモフィックに画像形成され集光された変調光場１１９Ｃの出力は、表面領域１６２−５にわたって湿し水を瞬時に除去するためには不十分であり、それによって部分的に形成される表面特徴ＳＦ−５１が発生して、表面領域１６２−５は、湿し水で少なくとも部分的に覆われた状態のままとなる。図５Ｂに指し示されるように、同図は時点ｔ５１の直後のサブフレーム時点ｔ５２における装置２００を示し、光変調素子１２５−１３は「オフ」となるとともに光変調素子１２５−１２は「オン」となり、それによって画像形成され集光された光場１１９Ｃは、スキャンライン部分ＳＬ−１内の細長画像形成領域１６７の中央部分上へ光を加える。時点ｔ５１と時点ｔ５２との間の期間中にドラムシリンダ１６０が回動するために、表面領域１６２−５も細長画像形成領域１６７の中央部分内へと回動していて、ｔ５２時点における集光された光場１１９Ｃが、表面領域１６２−５にわたって湿し水を除去し続けて、さらに現像された表面特徴ＳＦ−５２を生成するようにすることに留意されたい。同様に、図５Ｃに図示されるように、同図は時点ｔ５３の直後のサブフレーム時点ｔ５２における装置２００を示し、光変調素子１２５−１２は「オフ」となるとともに光変調素子１２５−１１は「オン」となり、それによって集光された光場１１９Ｃは、スキャンライン部分ＳＬ−１内の細長画像形成領域１６７の上方部分上へ光を加え、さらに時点ｔ５２と時点ｔ５３との間の期間中にドラムシリンダ１６０が回動すると、集光された光場１１９Ｃは表面領域１６２−５に整列し、それによって表面領域１６２−５にわたって現像された表面特徴ＳＦ−５３を提供する。次いで全部が現像されたスキャン特徴ＳＦ−５３は、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して上述したように処理される。これらの図に描写されるように、スキャン画像特徴ＳＦ−５３と関連した画像データをラスタ化することによって、インクの堆積は、正確に定められた領域１６２−５上に、上述したように実行され、それによって上述した汚れ問題を回避する。すなわち、本発明は、ドラムシリンダ１６０の工程速度と同期状態にある変調器であってそれゆえに加えられた集光光を画像形成面１６２上に静止したように見えさせる空間光変調器（例えば、ＤＭＤデバイス）内で、ラスタをマイクロステップで駆動することによって、汚れ問題を回避する。サブスキャンを（逆工程方向に）増分する際に、画像形成される工程の速度に正確に一致するように集光された光をラスタ化する能力は、アレイ内に配置された光変調素子１２５−１１〜１２５−４３を個々に制御して、変調光を上述したやり方でアナモフィックに画像形成し集光する変調器１２０を用いるために可能となる。さらに、汚れ問題を回避することに加えて、画像形成面１６２の移動に同期してスキャン画像特徴ＳＦ−５ｘをラスタ化することによって、本発明は、画像形成面上の各画像特徴と関連した露光時間も増加させる。図６Ａから図６Ｃおよび図７Ａから図７Ｃは、それぞれ空間光変調器１２０Ａを含む画像形成装置２００Ａおよび空間光変調器１２０Ｂを含む画像形成装置２００Ｂを示し、画像形成面１６２のスキャン間移動を光変調素子１２５−１１〜１２５−４３の変調状態と同期化させる代替の技法を図示する。詳しくは、図６Ａから図６Ｃは、標準のランダム・アクセス・メモリ技術を用いて制御セル１２８−１１〜１２８−４３にアクセスする変調器１２０Ａを利用する第１工程技法を図示し、図７Ａから図７Ｃは、新規なシフトレジスタ配列を用いて制御セル１２８−１１〜１２８−４３にアクセスする変調器１２０Ｂを利用する第２工程技法を図示する。以下で説明するように、これらの制御セル配列は、種々のデータ転写技法を利用して、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３の同期化した所望の変調を発生させる。図６Ａを参照すると、均質光１１８Ａは、変調器１２０Ａによって変調され、アナモフィックに集光されて、スキャンライン画像ＳＬを発生させる。変調器１２０Ａは、アレイ１２２を形成する光変調素子１２５−１１〜１２５−４３を含み、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３のオン／オフ変調状態をそれぞれ制御する、対応する制御セル１２８−１１〜１２８−４３も含む。変調器１２０Ａはコントローラ１２６Ａを含み、コントローラ１２６Ａは、列アドレス部分１２６Ａ−１および行アドレス部分１２６Ａ−２で構成され、周知のランダム・アクセス・メモリ技術に従って制御セル１２８−１１〜１２８−４３を個々にアドレス指定することを容易にする。画像データは、画像位置コントローラ（すなわち、コントローラ１８０、図１および図２を参照のこと）から変調器１２０Ａへ、一連のデータフレーム１８２Ａとして書き込まれ、各データフレーム１８２Ａは、あらゆる制御セル１２８−１１〜１２８−４３に対して１つの画像データビット（「１」または「０」）を含み、それによってアレイ１２２に属するすべての光変調素子１２５−１１〜１２５−４３が各データフレーム１８２Ａの１つのデータビットによって制御される。それゆえに制御セル１２８−１１〜１２８−４３内に格納された画像データによって、光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は制御ビット信号１２７を経由して第１変調状態に入り、それによって光変調素子１２５−２３および１２５−３３は「オン」となり、他の全素子は「オフ」となる。その結果を示す変調パターンが、変調光部分１１８Ｂ−２３および１１８Ｂ−３３を光学システム１３０へと通過させて、光学システム１３０は、集光された変調光部分１１８Ｃ−２３および１１８Ｃ−３３を生成し、変調光部分１１８Ｃ−２３および１１８Ｃ−３３は、細長画像形成領域１６７上へ向けられて、スキャン特徴ＳＦ−２１およびＳＦ−３１がスキャンライン部分ＳＬ−２およびＳＬ−３の下方部分にそれぞれ形成されるようにする。同様に、図６Ｂは、対応するサブスキャン時間間隔の後の時点ｔ１に送られたデータフレーム１８２Ａ（ｔ１）を示し、同図で制御セル１２８−１１〜１２８−４３内に格納された関連画像データが、光変調素子１２５−２２および１２５−３２を「オン」にする。その結果を示す変調パターンが、変調光部分１１８Ｂ−２２および１１８Ｂ−３２を光学システム１３０へと通過させて、光学システム１３０は、スキャン特徴ＳＦ−２２およびＳＦ−３２を形成する、集光された変調光部分１１８Ｃ−２２および１１８Ｃ−３２を生成する。図６Ｃは、さらなるサブスキャン時間間隔の後の時点ｔ２に送られたデータフレーム１８２Ａ（ｔ２）を示し、同図で制御セル１２８−１１〜１２８−４３に格納された関連画像データが、光変調素子１２５−２２および１２５−３２を「オン」にする。その結果を示す変調パターンが、変調光部分１１８Ｂ−２１および１１８Ｂ−３１を光学システム１３
０へと通過させて、光学システム１３０は、スキャンライン部分ＳＬ−２およびＳＬ−３の上方部分にスキャン特徴ＳＦ−２３およびＳＦ−３３を形成する、集光された変調光部分１１８Ｃ−２１および１１８Ｃ−３１をそれぞれ生成する。図６Ａから図６Ｃに示される変調状態のパターンと関連してサブスキャンタイミングを調整して、画像形成面１６２のスキャン間移動をＹ軸方向に一致させることによって、図５Ａ〜図５Ｃを参照して上述した所望の同期化動作が達成される。画像データのシフト動作は、先行するデータフレームのデータビット値の一部をシフトする（並べ替える）ことにより、ならびに例えば変調素子１２５−１１および１２５−４３から成る最下行または最上行に対応する新しい一式のデータビット値を修正データフレーム内へ組み込むことにより、各順次的データフレーム１８２Ａの画像データを修正することによって成し遂げられる。例えば、図６Ａに示されるデータフレーム１８２Ａ（ｔ０）は、画像位置コントローラによって発生して、制御セル１２８−２３および１２８−３３へ書き込まれたもの（すなわち、便宜的に単独で図式的に描写されるフレーム１８２Ａ（ｔ０）の最下行内に含まれる２つの「１」データ値）以外では「０」ビット値を含み、それによって光変調素子１２５−２３および１２５−３３が「オン」となる、図６Ａに示される変調状態を発生させる。次いで画像位置コントローラは、フレーム１８２Ａ（ｔ０）の下方の２行を上位の方へ効果的にシフトすることによって、および最下行内に「０」ビット値を書き込むことによって、次のデータフレーム１８２Ａ（ｔ１）（図６Ｂを参照のこと）を発生させ、それゆえに光変調素子１２５−２２および１２５−３２が「オン」となる、図６Ｂに示される所望の変調状態を発生させる。最後に、画像位置コントローラは、次いでフレーム１８２Ａ（ｔ１）の下方の２行を上位の方へ効果的にシフトすることによって、および最下行内に「０」ビット値を書き込むことによって、次のデータフレーム１８２Ａ（ｔ２）（図６Ｃを参照のこと）を発生させ、それゆえに光変調素子１２５−２１および１２５−３１が「オン」となる、図６Ｃに示される所望の変調状態を発生させる。図７Ａから図７Ｃは、制御セルを１つ以上のシフトレジスタ回路内へ組み込む空間光変調器を利用することによって、従来技法の高いデータ伝送レート要件を回避する第２工程を図示する。画像形成装置２００Ｂは、均質光１１８Ａを発生させる均質光源１１０を含み、変調器１２０Ｂは、制御セル１２８−１１〜１２８−４３によって制御される光変調素子１２５−１１〜１２５−４３から成るアレイ１２２を含み、変調光は、光学システム１３０によってアナモフィックに集光されて、画像形成面１６２上の細長画像形成領域１６７内にスキャンライン画像ＳＬを発生させる。変調器１２０Ｂは、制御セル１２８−１１〜１２８−４３から成る各列が、対応するシフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４の一部である（すなわち、制御セル１２８−１１〜１２８−１３はシフトレジスタ回路ＳＲ−１の一部であり、制御セル１２８−２１〜１２８−２３はシフトレジスタ回路ＳＲ−２の一部であり、制御セル１２８−３１〜１２８−３３はシフトレジスタ回路ＳＲ−３の一部であり、および制御セル１２８−４１〜１２８−４３はシフトレジスタ回路ＳＲ−４の一部である）ように配列されたシフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４で構成されるコントローラ１２６Ｂを含む。図７Ａから図７Ｃ内に矢印によって指し示されるように、各シフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４は、１行の「新」データが各サブスキャン時間間隔中に空間光変調器へ書き込まれるように配列され、あらかじめ受信したすべてのデータビットが、シフトレジスタ回路ＳＲ−１〜ＳＲ−４内でシフトされて、シフトされたデータがアレイ１２２内で隣接する関連光変調素子を制御するようにする。「新」データビットが最下部の制御セル１２８−１３へ書き込まれると、あらかじめ制御セル１２８−１３内に格納されたデータ値は、制御セル１２８−１２へと上位の方へシフトされ、あらかじめ制御セル１２８−１２内に格納されたデータ値は、制御セル１２８−１１へと上位の方へシフトされる（あらかじめ制御セル１２８−１１内に格納されたデータビットは削除される）。したがって画像形成装置２００Ｂのシフトレジスタ形式は、各サブスキャン期間中に１行の光変調素子に対してだけデータビットを書き込むことを必要とすることによって、関連光変調素子間のデータをラスタ化する工程を単純化し、それによって所望の画像スクロール動作をさらに効率的に実行する。次いで画像位置コントローラは、光変調素子１２５−１３、１２５−２３、１２５−３３および１２５−４３内へ書き込まれる４つの「０」ビット値を含む、次のデータフレーム１８２Ｂ（ｔ１）（図７Ｂを参照のこと）を発生させ、それによってあらかじめ書き込まれた「１」データ値が、シフトレジスタＳＲ−２およびＳＲ−３によって制御セル１２８−２２および１２８−３２へと上位の方へシフトされ、それによって光変調素子１２５−２２および１２５−３２が「オン」となる、図７Ｂに示される変調状態を発生させる。最後に、画像位置コントローラは、光変調素子１２５−１３、１２５−２３、１２５−３３および１２５−４３内へ書き込まれるさらに４つの「０」ビット値を含む、次のデータフレーム１８２Ｂ（ｔ２）（図７Ｃを参照のこと）を発生させ、それによってあらかじめ書き込まれた「１」データ値が、シフトレジスタＳＲ−２およびＳＲ−３によって制御セル１２８−２１および１２８−３１へと上位の方へシフトされ、それによって光変調素子１２５−２１および１２５−３１が「オン」となる、図７Ｃに示される変調状態を発生させる。
【００３４】
代替の実施の形態では、高エネルギビームを発生させるのに利用される光源は、単一の高出力光発生素子で構成される、または所望の光エネルギを共同で生成する多数の低出力光発生素子で構成されるとすることができる。
【００３５】
図８Ａは、多数の端面発光レーザダイオード１１５Ｃが、光変調素子（図示されない）の行と平行に配置される直線に沿って配列される光源１１２Ｃを図示する。代替策としては、光源１１２Ｃは、端面発光レーザ・ダイオード・バーまたはスタック状にいっしょに形成された多数のダイオードバーで構成され、速軸コリメーション（ＦＡＣ：ｆａｓｔ−ａｘｉｓ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）マイクロレンズを用いて、光を平行にするのに役立つことができる。
【００３６】
図８Ｂは、多数の垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１１５Ｄを担体１１１Ｄ上の２次元アレイ内に配列した光源１１２Ｄを図示する。この２次元アレイは、稠密六方構造配置などの任意の配列でスタック状に形成されて、単位面積当たりの出力量を最大化することができる。
【００３７】
代替の実施の形態では、光ホモジナイザ１１７Ｃ／Ｄが、１つ以上の先細の光導体、マイクロレンズアレイ、または当技術分野で周知の、いくつかの異なる追加の技術および方法のうちのいずれかを用いて実装される。
【００３８】
図９Ａおよび図９Ｂは、一般化されたアナモフィック光学システム１３０Ｆを含む画像形成装置２００Ｆの一部を示す概略図である。図９Ａを参照すると、アナモフィック光学システム１３０Ｆは、コリメーティング（平行）光学サブシステム１３１Ｆ、工程直交光学サブシステム１３３Ｆ、および工程方向光学サブシステム１３７Ｆを含む。光学サブシステム１３１Ｆ、１３３Ｆおよび１３７Ｆは、空間光変調器１２０Ｆと、画像形成システム１００Ｆの出力において発生するスキャンラインＳＬとの間の光路内に配置される。図９Ａは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆおよび工程直交光学サブシステム１３３Ｆが、変調器１２０Ｆを通過した変調光部分１１８Ｂに作用して、Ｘ軸と平行な（すなわち、工程直交方向の）スキャンラインＳＬ上に、集光された光部分１１８Ｃを形成することを指し示す上面図であり、図９Ｂは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆおよび工程方向光学サブシステム１３７Ｆが、変調器１２０Ｆを通過した変調光部分１１８Ｂにいかに作用して、Ｙ軸と直角方向の（すなわち、工程方向の）スキャンラインＳＬ上に、集光された光部分１１８Ｃを発生させるかを指し示す側面図である。
【００３９】
コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆはコリメーティング視野レンズ１３２Ｆを含み、コリメーティング視野レンズ１３２Ｆは、変調器１２０Ｆの直後に位置を定められ、変調器１２０Ｆの表面からわずかに発散する光部分を平行にするように構成される。コリメーティング光学サブシステム１３１Ｆは、任意選択である。
【００４０】
工程直交光学サブシステム１３３Ｆは、工程直交（スキャン）方向に（すなわち、Ｘ軸に沿って）光を拡大する、２レンズの円柱または非円柱投影システムであり、工程方向光学サブシステム１３７Ｆは、工程（スキャン間）方向に（すなわち、Ｙ軸に沿って）光を集束する、円柱または非円柱の単一の集束レンズサブシステムである。これにより、単一通過画像形成システム１００Ｆの出力に位置を定められたスキャンラインＳＬ上で、光（例えば、レーザ）出力の強度を集光することが可能となる。２レンズの円柱または非円柱投影システム１３３Ｆは、変調器１２０Ｆ（および任意選択のコリメーティング光学サブシステム１３１Ｆ）を通過した変調光部分（画像形成データ）１１８Ｂを、画像形成面（例えば、シリンダ）上へ工程直交方向に投影して拡大するように構成される、第１円柱または非円柱レンズ１３４Ｆおよび第２円柱または非円柱レンズ１３６Ｆを含む。図９Ａに指し示されるように、集光された光部分１１８Ｃのわずかな扇形の広がり（拡散）をＸ軸に沿って生み出すことにより、隣接する光学サブシステムからの機械的干渉を受けずに、出力画像を互いにスティッチさせることが可能となる。レンズサブシステム１３７Ｆは、スキャンラインＳＬ上の狭い高解像度ライン画像に至るまで投影画像形成データを集光する、第３円柱または非円柱レンズ１３８Ｆを含む。レンズ１３８Ｆの集束能力が増加するにつれて、変調器１２０Ｆの光の強度は、スキャンラインＳＬにおいて発生するライン画像の強度に比較して低減される。しかしながら、これは、円柱または非円柱レンズ１３８Ｆが、透明開口部がレンズ１３８Ｆのエッジぎりぎりまで広がる状態で、工程表面（例えば、画像形成ドラム）に、より接近して配置されなければならないことを意味する。
【００４１】
空間光変調器１２０−１および１２０−２（図１を参照のこと）は、米国テキサス州ダラス市のＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ（登録商標））チップなどのデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、米国コロラド州ラファイエット市のＢｏｕｌｄｅｒ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手可能なＬｉｎｅａｒ Ａｒｒａｙ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒなどの電子光学回折変調器アレイ、またはバナジウム二酸化物反射もしくは吸収ミラー素子などの熱光学吸収素子から成るアレイを含む市販のデバイスを用いて実装される。さまざまな空間光変調器を、用いることができる。
【００４２】
図１０は、ＤＭＤ式空間光変調器（ＤＭＤ）１２０Ｇの一部を示す斜視図である。ＤＭＤ１２０Ｇは、多数の微小電気機械式（ＭＥＭｓ）ミラー機構１２５Ｇで構成される変調素子アレイ１２２Ｇを含む。変調素子アレイ１２２Ｇは、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社によって販売されるＤＭＤと一致し、ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、半導体基板（すなわち、「チップ」または支持構造）１２４Ｇ上の長方形のアレイ内に配列される。ミラー機構１２５Ｇは、コントローラ回路１２６Ｇによって以下で説明するように制御され、コントローラ回路１２６Ｇも、基板１２４Ｇ上に組み立てられ、ミラー１２５Ｇの下方に配置される。Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社によって販売されているＤＭＤは、典型的にはデバイス当たり数十万のミラーを含む。
【００４３】
図１１は、ＤＭＤ式変調素子アレイ１２２Ｇの典型的なミラー機構１２５Ｇ−１１を示す。ミラー機構１２５Ｇ−１１は、最上層２１０、中央領域２２０、および下方領域２３０へ分割され、これらはすべて、基板１２４Ｇの上面に形成されたパッシベーション層（図示されない）上に配置される。ミラー機構１２５Ｇ−１１の最上層２１０は、正方形または長方形のミラー（光変調構造）２１２を含み、ミラー２１２は、アルミニウムで作られ、典型的には直径で大略１６マイクロメートルである。中央領域２２０は、２つのコンプライアントねじりヒンジ２２４によって支持プレート２２５に接続されるヨーク２２２、ならびに１対の高架電極２２７および２２８を含む。下方領域２３０は、第１電極プレート２３１および第２電極プレート２３２、ならびにバイアスプレート２３５を含む。ミラー機構１２５Ｇ−１１は、基板１２４Ｇ上に配置される関連ＳＲＡＭ型制御セル１２８Ｇによって制御される。
【００４４】
下方領域２３０は、めっき層をエッチングすること、または別のやり方ではパッシベーション層上に金属パッドを形成することによって形成される。電極プレート２３１および２３２のそれぞれは、バイアス制御信号１２７Ｇ−２、または金属ビアを経由してメモリセル１２８Ｇによって格納された相補制御信号１２７Ｇを受信するように接続される。
【００４５】
中央領域２２０は、ＭＥＭＳ技術を用いて下方領域２３０の上方に配置され、ヨーク２２２は、コンプライアントねじりヒンジ２２４を経由して支持プレート２２５によって、移動可能なように（回動可能なように）接続されるとともに支持される。支持プレート２２５は、バイアスプレート２３５の上方に配置され、バイアスプレート２３５の領域２３６上へ固定して接続される支持ポスト２２６を経由して、電気的に接続される。電極プレート２２７および２２８は、それぞれ電極プレート２３１および２３２の上方に配置され、支持ポスト２２９を経由して電気的に接続される。ミラー２１２は、ミラーポスト２１４によってヨーク２２２に固定して接続される。
【００４６】
図１２Ａから図１２Ｃは、動作中の図１０のミラー機構１２５Ｇ−１１を示す。「オン」変調状態を設定するために、ＳＲＡＭメモリセル１２８Ｇは、「Ｄ」部分の制御信号１２７Ｇが、電極プレート２３１および高架電極２２７へ送られる高電圧（ＶＤＤ）を含み、ならびに「Ｄバー」部分の制御信号１２７Ｇが、電極プレート２３２および高架電極２２８へ送られる低電圧（接地電位）を含むように、あらかじめ書き込まれたデータ値を格納する。
【００４７】
「オン」位置から「オフ」位置へミラー２１２を移動させるために、必要とする画像データビットが、制御ビット信号１２７Ｇ−１を経由してＳＲＡＭメモリセル１２８Ｇ内へロードされる（図１２Ａの下方部分を参照のこと）。
【００４８】
図１２Ａから図１２Ｃでは、ミラー機構１２５Ｇ−１１の回動ねじり軸によって、ミラー２１２は、ＤＬＰチップハウジングのｘ−ｙ座標に対して斜めの軸を中心に回動する。このように斜めに傾けると、空間光変調器から受信した入射光部分は、各ミラー機構１２５Ｇ上へ合成入射角で投影される必要があり、結果として光の出射角は、ＤＬＰチップの表面と直角となる。
【００４９】
図１３は、ＤＭＤ１２０Ｇを含む画像形成装置２００Ｇを示し、同図でＤＭＤ１２０Ｇは、好適な「折り畳まれた」配列内に配置される。画像形成装置２００Ｇは、上述したように機能するとともに動作する、均質光発生器１１０Ｇおよび関連アナモフィック光学システム１３０Ｇを含む。空間光変調器１２０Ｇが、均質光発生器１１０Ｇおよびアナモフィック光学システム１３０Ｇに対して合成角で位置を定められて、均質光場１１９Ａの入射均質光部分１１８Ａ−Ｇが、変調器１２０Ｇの表面によって定められた直交軸Ｘ、ＹまたはＺのうちのいずれかと平行でも直角でもないようにし、ならびに反射光部分１１８Ｂ−Ｇ１および１１８Ｂ−Ｇ２が、「オン」位置では、アナモフィック投影光学システム１３０Ｇを通してＺ方向に沿って変調器１２０Ｇの表面と実質的に直角に向けられ、「オフ」位置では、アナモフィック投影光学システム１３０Ｇの外側へ光吸収性ビーム停止体１４０Ｇへと向けられるようにするという点で、画像形成装置２００Ｇは、一般のシステムとは区別される。この「折り畳まれた」配列によって、各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇのミラーが「オン」位置にあるときだけ、均質光部分１１８Ａ−Ｇの一部は、各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇからアナモフィック光学システム１３０Ｇへと反射する。「オン」位置にある各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、角度θ１で光部分１１８Ａ−ＧをスキャンラインＳＬ上へと反射する。反対に、「オフ」にある各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、角度θ２で光部分１１８Ａ−Ｇを反射し、それによって変調光部分１１８Ｂ−Ｇ２は、アナモフィック光学システム１３０Ｇから離れる方へ向けられる。ビーム停止ヒートシンク構造１４０Ｇは、変調光部分１１８Ｂ−Ｇ２を受信するように位置を定められる。画像形成装置２００Ｇのコンポーネントは、同一の画像形成システムをいくつでも含む、途切れのない集合体の構造を容易にする。
【００５０】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、ＤＭＤ式空間光変調器（ＤＭＤ）１２０Ｊを有する画像形成装置２００Ｊを示す。図１４Ａを参照すると、ＤＭＤ１２０Ｊは、ＭＥＭｓミラー機構から成るアレイを含み、そのうちのＭＥＭｓミラー機構１２５Ｊ−１１、１２５Ｊ−１２および１２５Ｊ−１３が示され、基板１２４Ｊ上に、対応する制御セル１２８Ｊ−１１、１２８Ｊ−１２および１２８Ｊ−１３の上方に形成される。ＤＭＤ１２０Ｊは、制御セル１２８Ｊ−１１、１２８Ｊ−１２および１２８Ｊ−１３間でデータビット値をシフトすることを容易にするシフトレジスタ回路ＳＲＪを含むように修正され、それによってスキャンデータのスクロール（ラスタ化）を容易にする。図１４Ａは、最初の時点ｔ０におけるＤＭＤ１２０Ｇを図示し、同時点において制御セル１２８Ｊ−１１、１２８Ｊ−１２および１２８Ｊ−１３は、それぞれビット値「０」、「１」および「０」を格納し、それによってＭＥＭｓミラー機構１２５Ｊ−１１および１２５Ｊ−１３のミラー２１２−１および２１２−３は「オフ」に配置され、ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｊ−１２のミラー２１２−２は「オン」に配置される。図１４Ｂは、時点ｔ１におけるＤＭＤ１２０Ｇを図示し、同時点においてコントローラ１２６Ｊは、「１」ビット値を制御セル１２８Ｊ−１１内へ書き込む。
【００５１】
図１５は、画像形成システム１００Ｍおよびスキャン構造１６０Ｍを有するスキャン／印刷装置２００Ｍを示す。画像形成システム１００Ｍは、均質光発生器１１０Ｍ、空間光変調器１２０Ｍ、およびアナモフィック光学（例えば、投影レンズ）システム１３０Ｍを含む。画像形成ドラムシリンダ（ローラ）１６０Ｍは、アナモフィック光学システム１３０Ｍが、工程直交光学サブシステム１３３Ｍおよび工程方向光学サブシステム１３７Ｍを用いて、変調器１２０Ｍから受信した変調光部分を、画像形成ドラムシリンダ１６０Ｍの画像形成面１６２Ｍ上へ、ならびに詳しくは画像形成面１６２Ｍの画像形成領域１６７Ｍ内へ、画像形成して集光するように、位置を定められる。工程直交光学サブシステム１３３Ｍは、変調器１２０Ｍを通過した光を水平に逆にするように動作する（すなわち、光部分１１８Ｂ−４１、１１８Ｂ−４２および１１８Ｂ−４３が、工程直交光学サブシステム１３３Ｍの右側から画像形成領域１６７Ｍの左側の方へ向けられるように）。図１５は、画像形成ドラムシリンダ１６０Ｍの側面図を示し、同図で画像形成面１６２Ｍは、スキャンラインＳＬ−４においてビーム１１８Ｃ−４１、１１８Ｃ−４２および１１８Ｃ−４３によって発生する画像が、破線のバブル内に指し示されるやり方で逆にされるように、焦線ＦＬの位置に設定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のスキャン画像データに応じて、細長い集光されたスキャン画像を発生させる装置であって、
２次元アレイ内に配列された複数の光変調素子であって、各光変調素子は、光変調構造、および関連画像データビット値を格納する関連制御セルを含み、前記光変調構造が、実質的に一様な２次元均質光場の関連光部分を受信するとともに第１変調状態と第２変調状態との間で前記関連画像データビット値に応じて制御されるように、前記各光変調素子は配置され、前記各変調素子の光変調構造が前記第１変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連光部分を対応する所定の方向に向け、前記各変調素子の前記光変調構造が前記第２変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連光部分が前記対応する所定の方向に通過することを妨げる、光変調素子を含む空間光変調器と、
前記第１変調状態に配置された前記複数の光変調素子のそれぞれによって向けられた変調光部分を含む変調光場を受信するように位置を定められ、前記受信した変調光場に応じて、関連してアナモフィックに集光された光場を発生させるように構成されるアナモフィック光学システムと、
移動可能な画像形成面を有し、前記アナモフィックに収束された光場が、前記画像形成面上に定められた細長画像形成領域上に、前記細長い集光されたスキャン画像を形成するように、前記アナモフィック光学システムに対して位置を定められたスキャン構造と、
前記細長い集光されたスキャン画像の画像特徴が、画像形成面のスキャン間移動と同じ速度でスキャン間方向にスクロールするように、前記複数の光変調素子のうちの所定の選択された変調素子間において画像データビット値をシフトさせることによって、前記所定のスキャンライン画像データに従って、前記画像形成面の前記スキャン間移動を前記複数の光変調素子の変調状態と同期化させる手段を含む画像位置コントローラとを含む、装置。
【請求項２】
均質光を発生させる少なくとも１つの均質光源と、
空間光変調器であって、
２次元アレイ内に配列された複数の光変調素子であって、各該変調素子の光変調構造が均質光の関連部分を受信するように配置された複数の光変調素子と、
複数の制御セルおよび該複数の制御セルの隣接する対間でデータビット値を連続してシフトする手段を含む１つ以上のシフトレジスタ回路とを含み、
前記複数の光変調素子のそれぞれは、前記各変調素子の光変調構造が、前記対応する制御セルが第１データビット値を格納すると第１変調状態に配置されるとともに前記対応する制御セルが第２データビット値を格納すると第２変調状態に配置されるように、前記複数の制御セルのうちの対応する制御セルによって制御され、
前記各変調素子の光変調構造が前記第１変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連均質光部分を対応する所定の方向に向け、前記各変調素子の光変調構造が前記第２変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連光部分が前記対応する所定の方向に通過することを妨げる、空間光変調器と、
前記第１変調状態に配置された前記複数の光変調素子のそれぞれによって向けられた変調光部分を含む変調光場を受信するように位置を定められ、前記受信した変調光場に応じて、関連してアナモフィックに集光された光場を発生させるように構成されるアナモフィック光学システムと、
移動可能な画像形成面を有し、前記アナモフィックに収束された光場が前記画像形成面上に定められた細長画像形成領域上に、前記細長い集光されたスキャン画像を形成するように、前記アナモフィック光学システムに対して位置を定められたスキャン構造とを含む、装置。
【請求項３】
均質光を発生させる少なくとも１つの均質光源と、
空間光変調器であって、
２次元アレイ内に配列された複数の光変調素子であって、該複数の光変調素子のそれぞれは、基板上に配置された微小電気機械式（ＭＥＭｓ）ミラー機構を含み、各ＭＥＭｓミラー機構は、ミラー、および該ミラーを移動可能なように支持する手段を含み、前記複数の光変調素子は、各該変調素子の前記ミラーが前記均質光の関連部分を受信するように配置される、複数の光変調素子と、
複数の制御セル、および該複数の制御セルの隣接する対間でデータビット値を連続してシフトする手段を含む、１つ以上のシフトレジスタ回路とを含み、
前記複数の光変調素子のそれぞれは、前記各変調素子の前記ミラーが、前記対応する制御セルが第１データビット値を格納すると第１変調位置に配置されるとともに前記対応する制御セルが第２データビット値を格納すると第２変調位置に配置されるように、前記複数の制御セルのうちの対応する制御セルによって制御される、空間光変調器と、
前記第１変調位置に配置された前記複数の光変調素子のそれぞれによって向けられた変調光部分を含む変調光場を受信するように位置を定められ、前記受信した変調光場に応じて、関連してアナモフィックに集光された光場を発生させるように構成されるアナモフィック光学システムとを含む、装置。
【請求項１】
所定のスキャン画像データに応じて、細長い集光されたスキャン画像を発生させる装置であって、
２次元アレイ内に配列された複数の光変調素子であって、各光変調素子は、光変調構造、および関連画像データビット値を格納する関連制御セルを含み、前記光変調構造が、実質的に一様な２次元均質光場の関連光部分を受信するとともに第１変調状態と第２変調状態との間で前記関連画像データビット値に応じて制御されるように、前記各光変調素子は配置され、前記各変調素子の光変調構造が前記第１変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連光部分を対応する所定の方向に向け、前記各変調素子の前記光変調構造が前記第２変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連光部分が前記対応する所定の方向に通過することを妨げる、光変調素子を含む空間光変調器と、
前記第１変調状態に配置された前記複数の光変調素子のそれぞれによって向けられた変調光部分を含む変調光場を受信するように位置を定められ、前記受信した変調光場に応じて、関連してアナモフィックに集光された光場を発生させるように構成されるアナモフィック光学システムと、
移動可能な画像形成面を有し、前記アナモフィックに収束された光場が、前記画像形成面上に定められた細長画像形成領域上に、前記細長い集光されたスキャン画像を形成するように、前記アナモフィック光学システムに対して位置を定められたスキャン構造と、
前記細長い集光されたスキャン画像の画像特徴が、画像形成面のスキャン間移動と同じ速度でスキャン間方向にスクロールするように、前記複数の光変調素子のうちの所定の選択された変調素子間において画像データビット値をシフトさせることによって、前記所定のスキャンライン画像データに従って、前記画像形成面の前記スキャン間移動を前記複数の光変調素子の変調状態と同期化させる手段を含む画像位置コントローラとを含む、装置。
【請求項２】
均質光を発生させる少なくとも１つの均質光源と、
空間光変調器であって、
２次元アレイ内に配列された複数の光変調素子であって、各該変調素子の光変調構造が均質光の関連部分を受信するように配置された複数の光変調素子と、
複数の制御セルおよび該複数の制御セルの隣接する対間でデータビット値を連続してシフトする手段を含む１つ以上のシフトレジスタ回路とを含み、
前記複数の光変調素子のそれぞれは、前記各変調素子の光変調構造が、前記対応する制御セルが第１データビット値を格納すると第１変調状態に配置されるとともに前記対応する制御セルが第２データビット値を格納すると第２変調状態に配置されるように、前記複数の制御セルのうちの対応する制御セルによって制御され、
前記各変調素子の光変調構造が前記第１変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連均質光部分を対応する所定の方向に向け、前記各変調素子の光変調構造が前記第２変調状態にあると、前記各変調素子は前記受信した関連光部分が前記対応する所定の方向に通過することを妨げる、空間光変調器と、
前記第１変調状態に配置された前記複数の光変調素子のそれぞれによって向けられた変調光部分を含む変調光場を受信するように位置を定められ、前記受信した変調光場に応じて、関連してアナモフィックに集光された光場を発生させるように構成されるアナモフィック光学システムと、
移動可能な画像形成面を有し、前記アナモフィックに収束された光場が前記画像形成面上に定められた細長画像形成領域上に、前記細長い集光されたスキャン画像を形成するように、前記アナモフィック光学システムに対して位置を定められたスキャン構造とを含む、装置。
【請求項３】
均質光を発生させる少なくとも１つの均質光源と、
空間光変調器であって、
２次元アレイ内に配列された複数の光変調素子であって、該複数の光変調素子のそれぞれは、基板上に配置された微小電気機械式（ＭＥＭｓ）ミラー機構を含み、各ＭＥＭｓミラー機構は、ミラー、および該ミラーを移動可能なように支持する手段を含み、前記複数の光変調素子は、各該変調素子の前記ミラーが前記均質光の関連部分を受信するように配置される、複数の光変調素子と、
複数の制御セル、および該複数の制御セルの隣接する対間でデータビット値を連続してシフトする手段を含む、１つ以上のシフトレジスタ回路とを含み、
前記複数の光変調素子のそれぞれは、前記各変調素子の前記ミラーが、前記対応する制御セルが第１データビット値を格納すると第１変調位置に配置されるとともに前記対応する制御セルが第２データビット値を格納すると第２変調位置に配置されるように、前記複数の制御セルのうちの対応する制御セルによって制御される、空間光変調器と、
前記第１変調位置に配置された前記複数の光変調素子のそれぞれによって向けられた変調光部分を含む変調光場を受信するように位置を定められ、前記受信した変調光場に応じて、関連してアナモフィックに集光された光場を発生させるように構成されるアナモフィック光学システムとを含む、装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−４５１０８（Ｐ２０１３−４５１０８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７７９２４（Ｐ２０１２−１７７９２４）
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（５０２０９６５４３）パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド (393)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【出願人】（５０２０９６５４３）パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド (393)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
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