(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められたスキャンライン画像データに応答して、一連の一次元光ピクセルで構成される一次元スキャンライン画像を発生するための方法であって、
１つ以上の光源から第１の束密度の有する１つ以上の光ビームを発生させることにより、均質光を発生させることを含み、前記発生した１つ以上の光ビームの全てがホモジナイザに案内されると共に、前記ホモジナイザから出た前記均質光が均一の二次元均質光場を形成し且つ第２の束密度を有し、前記第１の束密度は前記第２の束密度より大きく、
前記予め決められたスキャンライン画像データに従って前記均質光を変調することを含み、前記変調された均質光が二次元変調光場を形成し、
前記均質光が前記変調されてなる変調光をアナモルフィックに画像化しかつ集中させることを含み、前記集中された変調光が一次元スキャンライン画像を形成し、前記一連の一次元光ピクセルの各々は、スキャンラインに垂直に位置合わせされた複数の光変調素子から受け取られた前記二次元変調光場の同時に組み合わされた部分を備え、
前記変調光をアナモルフィックに集中させることは、
第１の集束レンズ及び第２の集束レンズを用いて、処理方向に交差する方向に、前記変調光の部分を投影しかつ拡大することを含み、前記変調光の部分が、前記第１の集束レンズと前記第２の集束レンズとの間で処理方向に平行のままであり、
前記第１の集束レンズ及び前記第２の集束レンズより下流に位置する第３の集束レンズを用いて、前記処理方向に平行な方向に前記変調光の部分を集中させることを含む、
方法。
【請求項２】
前記均質光を変調することは、
複数の行及び複数の列に配置された前記複数の光変調素子の上に前記均質光を案内することを含み、前記複数の列の各々は、前記複数の光変調素子の関連付けられたグループを含み、
前記複数の光変調素子の各々を制御することを含み、前記予め決められたスキャンライン画像データに応答して、前記複数の光変調素子の各々が、第１の変調状態及び第２の変調状態の１つに調整され、前記複数の光変調素子の各々が前記第１の変調状態にあるとき、前記複数の光変調素子の各々は、関連付けられ且つ受け取られた前記均質光の部分を変調して、前記関連付けられ且つ変調された前記均質光の部分が、対応する予め定められた方向に案内されると共に、前記複数の光変調素子の各々が前記第２の変調状態にあるとき、前記複数の光変調素子の各々は、前記関連付けられ且つ受け取られた前記均質光の部分を変調して、前記関連付けられ且つ変調された前記均質光の部分が、前記対応する予め定められた方向に沿って通過せず、
前記変調光をアナモルフィックに集中させることは、
前記複数の光変調素子の各々から受け取られた前記変調光の部分をアナモルフィックに集中させることを含み、前記複数の列の各々の前記複数の光変調素子の関連付けられた各グループから受け取られた前記変調光の部分は、前記一次元スキャンライン画像の関連付けられた画像領域の上に集中する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記均質光を変調することは、デジタル・マイクロミラー・デバイス、電子光学回折変調器アレイ、及び熱光学吸収素子から成るアレイの１つを利用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記均質光を変調することは、
基板に配置された複数の微小電気機械式ミラー機構に前記均質光を案内することを含み、
前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々を制御することを含み、前記予め決められたスキャンライン画像データの対応する部分に従って、前記基板に対して傾いた第１の位置と前記基板に対して傾いた第２の位置との間で、前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々のミラーが動かされる、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記均質光を変調することは、前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々を位置させることを含み、前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々のミラーが前記基板に対して傾いた第１の位置に位置するとき、前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々のミラーは、前記均質光の関連付けられ部分を反射させ、前記反射された部分は、アナモルフィック光学系に案内されると共に、前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々のミラーが前記基板に対して傾いた第２の位置に位置するとき、前記複数の微小電気機械式ミラー機構の各々のミラーは、前記均質光の前記関連付けられ部分を反射させ、前記反射された部分は、前記アナモルフィック光学系から離れる、
請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成システム、および特に高速画像形成のために高エネルギ光源を利用する単一の通過の画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ画像形成システムは、電子写真式印刷、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、はるかに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垂直共振器面発光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繋ぎ合わせることができることを、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繋ぎ合わせるために、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、途切れなく互いに繋ぎ合わせることができるが、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３，８００，６９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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り出される。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、周囲空気への自然な部分的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】
【００１０】
本発明は、２次元光場のうちの少なくとも１次元にわたって大きさで一様に広がった（拡散した）、空間的に均質な光強度を発生させる、均質光発生器と、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集束して、狭い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利用する画像形成システムに向けられる。ここで用語アナモフィック光学システムは、光学レンズ、ミラー、または他の素子から成るシステムであって、空間光変調器によって形成される光パターンなどの対物面からの光を、最後の画像形成面へ直交方向に沿って異なる倍率で投影する、任意のシステムを指す。それゆえに、例えば、２Ｄ空間光変調器によって形成された正方形状の画像形成パターンは、その幅を拡大しかつ同時にその高さを縮小する（または集光された焦点をもたらす）ようにアナモフィックに投影することができ、それによって最後の画像平面において正方形状を極端に薄い細長の長方形状の画像へ変換することができる。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集光することによって、空間光変調器を通過する高強度の光源を必要とせずに、スキャンライン画像の中の任意の点に高い総光強度（光束密度）（すなわち、数百ワット／ｃｍ２のオーダー）を発生することができ、それによって、例えば単一通過、高解像度、高速度の印刷用途向けに用いることができる、信頼性を備えつつ高出力の画像形成システムを容易にする。その上に、均質光発生器が、光導体またはレンズアレイなどの多数の光学素子を含むことがあり、２次元光場のうちの少なくとも１次元全体に実質的に一様な光強度をもたらすために、１つ以上の非一様な光源から光を作り変えることが明らかにされるべきである。高度に均質化されたレーザ「フラットトップ」プロファイルを発生させる多くの既存技術が実際に使われている。
【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る多数の光変調素子、および各変調素子における光変調構造が所定のスキャンライン画像データに従って「オン」（第１）変調状態と「オフ」（第２）変調状態との間で調整可能となるように、その変調素子を個々に制御するコントローラを含む。各光変調構造は、その変調状態に従って均質光の中の関連部分を通過させるまたは妨げる／方向を変えるように配置される。変調素子のうちの１つが「オン」変調状態にあると、変調構造は、その関連変調光部分を対応する所定の方向（例えば、素子は関連光部分をアナモフィック光学システムの方へ通過させるまたは反射する）に向ける。反対に、変調素子が「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の方へ通過することを妨げられる（例えば、光変調構造は、関連光部分を吸収する／阻止する、または関連光部分をアナモフィック光学システムから離れる方に反射する）。アナモフィックに投影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、任意の所与の瞬間に、スキャンラインの中の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・マイクロミラー・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から成るアレイなどの、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、空間光変調器の中の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中の関連画像形成領域（「ピクセル」）上へ集光するように構成される。すなわち、所与の列内にある（かつ「オン」変調状態にある）すべての光変調素子から受信した、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の中の対応する同一の画像形成領域上へ向けられ、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、すべての光変調素子からの複合光となる。本発明の重要な態様は、各光変調素子を通過した光部分が、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、その結果、スキャンライン画像を構成する各画像形成「ピクセル」の輝度は、「オン」状態にある関連した列内の数の素子によって制御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個々に制御することによって、および各列を通過した光を対応する画像形成領域上へ集光することによって、本発明は、一定な（無変調の）均質光を用いてグレースケール能力を有する画像形成システムを提供する。加えて、各列内の「オン」ピクセルから成るグループの位置が、その列の中の上方または下方に調整される場合、この配列は、弓形（すなわち直線の「スマイル」）およびゆがみのソフトウェア電子補償を容易にする。
【００１３】
本発明の一実施の形態によれば、均質光発生器は、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光ホモジナイザ光学システムとを含む。高出力レーザ光ホモジナイザは、ドイツ、ドルトムント市にある、ＬＩＭＯ  ＧｍｂＨ社としても知られているＬｉｓｓｏｔｓｃｈｅｎｋｏ  Ｍｉｃｒｏｏｐｔｉｋ社を含む数社から市販されている。このように、点源の高強度光ビーム（すなわち、比較的高い第１光束密度を有する光ビーム）を、比較的低強度の均質光源（すなわち、高エネルギ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ガラス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、出力処理能力が改善された空間光変調器を形成するのに低コストの光学ガラス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。光を一様に広げると、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。
【００１４】
本発明の代替の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に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とっては、光源は、多数の低出力光源で構成され、それらの発光が、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。
【００１５】
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円柱または非円柱レンズおよび第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「繋ぎ合わされる」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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の別の具体的な実施の形態によれば、集合体は多数の画像形成システムを含み、各画像形成システムは、均質光を発生させて、均質光が実質的に一様な２次元均質光場を形成するようにする手段と、所定のスキャンライン画像データに従って均質光の一部を変調して、変調光部分が２次元変調光場を形成するようにする手段と、変調光部分を工程方向に沿ってアナモフィックに集光し、工程直交方向に沿って光場をアナモフィックに拡大して投影し、集光された変調光部分が細長いスキャンライン画像を形成するようにする手段とを含む。この配列のもとで、多数の画像形成システムが並んで位置して、実質的に同一直線上にある「マクロな」単一の長い、２０インチを超える長さにまで十分に拡張可能なスキャンライン画像を形成することができる。この配列は、各画像形成システムのサブユニット間の掃引中にずらして配置せずにまたは時間遅延なしに、単一の通過で画像形成基板全面にわたって可変の光学パターンを掃引する全体システムを可能にする。特定の実施の形態では、各システムの空間光変調器はＤＭＤデバイスであり、アナモフィック光学システムは上述の折り畳まれた配列内に位置を定められる。ＤＭＤベースの画像形成システムにおける別の利点は、折り畳まれた配列が、現在入手可能なＤＭＤデバイスを用いて、２０インチを越えるスキャンラインを生成する多数の画像形成システムを容易に組み合わせることである。互いに繋ぎ合わされた各スキャンラインが、画像形成面の同一焦点面と正確に垂直に向けられる必要がない、すなわち光路が隣接するサブシステム間の同一直線上にある必要がないことも理解されたい。実際に、各個々の光学システムの本体用の場所をさらに容易にするために、スキャンラインを、小さいインタレース角度で各隣接サブシステムから受信することが起こりうる。
【００１８】
さらに本発明の別の実施の形態によれば、空間光変調器は、変調素子から成る行がスキャンライン画像に対して小さい鋭角の傾斜角で整列するように、アナモフィック光学システムの工程直交および工程直交方向に対して小角度でわずかに回動し、それによってアナモフィック光学システムは、スキャンライン画像の中の関連サブ画像形成領域上へ各変調光部分を集束する。このような傾斜配向の利益は、画像形成システムが、より高密度にアドレス指定可能なサブピクセル空間の間隔を生み出し、Ｘ軸およびＹ軸の両方向に小数の精度で画像「ピクセル」の位置を定めるソフトウェアを利用する機会を提供することである。空間光変調器は、任意選択で、アレイの中の種々の列内に多数の素子を配置した各画像形成領域の整列を生み出す傾斜角に設定され、それによって可変の解像度および可変の強度を容易にする。この配列も、隣接する画像形成サブユニット間を途切れなく繋ぎ合わせるソフトウェア調整を容易にする。
【００１９】
本発明の別の実施の形態によれば、スキャン／印刷装置は、上述した単一通過画像形成システム、およびアナモフィック光学システムからの集光された変調光を受信するように配置されるスキャン構造（例えば、画像形成ドラムシリンダ）を含む。具体的な実施の形態によれば、画像形成面は、可変データリソグラフィ印刷に用いられるような湿し水を保留するものとすることができる。
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一般化された画像形成システムを示す上側斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施の形態に従って動作中の画像形成システム１００Ａを示す概略側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施の形態に従って動作中の画像形成システム１００Ａを示す概略側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の一実施の形態に従って動作中の画像形成システム１００Ａを示す概略側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の代替の実施の形態に従って図１の画像形成システムの中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３Ｂ】図３Ｂは、本発明の代替の実施の形態に従って図１の画像形成システムの中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４Ａ】図４Ａは、本発明の具体的な実施の形態に従って図１の画像形成システムによって利用されるマルチ・レンズ・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４Ｂ】図４Ｂは、本発明の具体的な実施の形態に従って図１の画像形成システムによって利用されるマルチ・レンズ・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５】図５は、本発明の具体的な実施の形態に従って図１の画像形成システム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６】図６は、さらに詳細に図５のＤＭＤ式空間光変調器の中の光変調素子を示す分解斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、動作中の図６の光変調素子を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、動作中の図６の光変調素子を示す斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、動作中の図６の光変調素子を示す斜視図である。
【図８】図８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５のＤＭＤ式空間光変調器を利用する画像形成システムを示す概略図である。
【図９】図９は、本発明の別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ＤＭＤ式空間光変調器を利用する別の画像形成システムを示す分解斜視図である。
【図１０】図１０は、組み立てられた状態にある図９の画像形成システムを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の具体的な実施の形態に従って図９の多数の画像形成システムを含む集合体を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の具体的な実施の形態に従って傾斜空間光変調器を含む別の画像形成システムを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、動作中の図１２の傾斜空間光変調器を描写する概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の具体的な実施の形態に従って傾斜ＤＭＤ式空間光変調器を含む別の画像形成システムを示す斜視図である。
【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。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の代替の具体的な実施の形態に従って代替の画像形成装置を示す概略化された斜視図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の代替の具体的な実施の形態に従って代替の画像形成装置を示す概略化された斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、画像形成システムにおける改善策および関連した装置（例えば、スキャナおよびプリンタ）に関する。方向を示す「上側」、「最上」、「下側」および「前側」等の用語は、説明を目的として相対位置を規定するためのものであり、絶対的な基準系を指定するためのものではない。「一体式に接続される」および「一体式に付着される」という言い回しは、成形された、または機械加工された単一の構造体の２つの部分間の接続上の関係性を説明するものであり、よって例えば接着剤によって接合される２つの別々の構造体を示す（「一体式に」という修飾語句のない）「接続される」または「結合される」という用語とは区別される。
【００２２】
図１は、一般化された単一通過画像形成システム１００を示す。システム１００は一般に、均質光発生器１１０、空間光変調器１２０、および一般化された単一のアナモフィック投影レンズによって図１に単純化して表されるアナモフィック光学システム１３０を含む。
【００２３】
均質光発生器１１０は、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を発生させるように機能する。すなわち、均質光発生器１１０は、投影された点線の長方形のボックス（すなわち、均質光場１１９Ａは構造を形成しない）で描写される、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（すなわち、実質的に同一の光束密度）を有する光エネルギを受信するように、形成される。
【００２４】
変調器１２０は、均質光場１１９Ａ内に配置され、所定のスキャンライン画像データＩＤに従って均質光１１８Ａの一部を変調する目的で機能し、それによって変調器１２０は、アナモフィック光学システム１３０上へ投影される変調光場１１９Ｂを発生させる。実用的な実施の形態では、このような変調器は、商業的に購入することができ、典型的には１０２４ｘ７６８（ＳＶＧＡ解像度）または光変調素子（ピクセル）間隔が大略５〜２０ミクロンオーダーのより高解像度の２次元の（２Ｄ）アレイサイズを有することになる。変調器１２０は、支持構造１２４上の２次元アレイ内に配置された光変調素子１２５−１１〜１２５−４３で構成される変調アレイ１２２、およびスキャンライン画像データＩＤに応じて制御信号１２７を素子１２５−１１〜１２５−４３へ送る制御回路（コントローラ）１２６を含む。素子１２５−１１〜１２５−４３は、各変調素子の光変調構造（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、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または方向を変えるように位置を定められる（例えば、素子１２５−２２はアナモフィック光学システム１３０の方へ変調光部分１１８Ｂ−２２を通過させるが、しかし素子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）。詳しくは、各素子１２５−１１〜１２５−４３は、「オン」（第１）変調状態と「オフ」（第２）変調状態との間で、スキャンライン画像データＩＤの中の関連部分に応じてスイッチングするように、個々に制御可能である。所与の素子（例えば、素子１２５−４３）が「オン」変調状態にあると、その変調素子は、その所与の素子が受信した関連光部分をアナモフィック光学レンズ１３０の方へ向けるように動作する。例えば、概略化された実施例では、素子１２５−４３は、透明のようにされ、または別のやり方では関連制御信号に応じて制御されて、変調光部分１１８Ｂ−４３が、通過するか、反射されるかそれとも別のやり方では対応する均質光部分１１８Ａ−４３から生成されるかして、アナモフィック光学レンズ１３０の方へ向けられるようにする。反対に、所与の素子（例えば、素子１２５−１１）が「オフ」変調状態にあると、その素子は、その所与の素子が受信した関連光部分（例えば、光部分１１８Ａ−１１）がアナモフィック光学１３０に達するのを妨げる（例えば、阻止するまたは方向を変える）ように動作する。外部供給源（図示されない）からコントローラ１２６へ供給される画像データに従って、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の方へ通過する２次元変調光場１１９Ｂが発生するように機能する。以下でさらに詳細に説明されるように、変調器１２０は、いくつかの技術のうちのいずれかを用いて実装される。
【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集光する（集束する）ように機能し、変調光部分は、変調器１２０から２次元光場１１９Ｂを経由して幅Ｓを有する細長いスキャンラインＳＬ上へと受信される。詳しくは、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へ向けられる光場１１９Ｂの２次元パターン（例えば、素子１２５−４３を通過する変調光部分１１８Ｂ−４３）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）方向よりも非スキャン（例えば、Ｙ軸）方向に著しく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の中の光変調素子１２５−１１〜１２５−４３は、行および列から成る２Ｄ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の中の各画像形成領域部分ＳＬ−１〜ＳＬ−４上へ集光するように構成される。本明細書では、各「列」は、実質的にスキャンライン画像ＳＬと直角の方向に配列された素子（例えば、素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３は、アレイ１２２の中の列を形成する）を含み、各「行」は、実質的にスキャンライン画像ＳＬと平行な方向に配列された素子（例えば、素子１２５−１１、１２５−２１、１２５−３１および１２５−４１は、アレイ１２２の中の最上行内に配置される）を含む。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によって画像形成領域ＳＬ−１上へ集光され、素子１２５−２１、１２５−２２および１２５−２３を通過した任意の光が、画像形成領域ＳＬ−２上へ集光され、素子１２５−３１、１２５−３２および１２５−３３を通過した任意の光が、画像形成領域ＳＬ−３上へ集光され、素子１２５−４１、１２５−４２および１２５−４３を通過した任意の光が、画像形成領域ＳＬ−４上へ集光される。
【００２７】
グレースケールの画像形成は、アレイ１２２の中の各列内の選択された素子のオン／オフ状態を制御することによって達成される。すなわち、各画像形成領域ＳＬ−１〜ＳＬ−４上に形成された「スポット」の輝度（または暗さ）は、各関連した列内の「オン」となる光素子の数によって制御される。例えば、アレイ１２２の中の最左列内に配置されたすべての素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３は「オフ」となり、それによって画像形成領域ＳＬ−１は「黒色の」スポットを含む。対照的に、アレイ１２２の中の最右列内に配置されたすべての素子１２５−４１、１２５−４２および１２５−４３は「オン」となり、それによって光部分１１８Ｂ−４１、１１８Ｂ−４２および１１８Ｂ−４３は、変調器１２０を通過し、画像形成領域ＳＬ−４が最高輝度（「白色の」）スポットを含むようにアナモフィック光学システム１３０によって集光される。２つの中央の列は、グレースケールの画像形成を図示するように制御され、素子１２５−２１および１２５−２３が「オフ」となり素子１２５−２２が「オン」となって、単一の光部分１１８Ｂ−２３を通過させて画像形成領域ＳＬ−２上に「暗いグレーの」スポットを形成し、素子１２５−３１および１２５−３３が「オン」となり素子１２５−３２が「オフ」となって、２つの変調光部分１１８Ｂ−３１および１１８Ｂ−３３を通過させて画像形成領域ＳＬ−３上に「明るいグレー」スポットを形成する。本発明を理解する１つの鍵は、各素子を通過した光部分が、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へ供給される２値データの１ピクセルを表し、結果としてスキャンラインの中の各画像形成ピクセルの輝度が、対応する画像形成領域上へ向けられる光部分（２値データビット）の数によって決定されることを理解することにある。各行（例えば、素子１２５−１１〜１２５−４１）から向けられた変調光部分は、残りの行から向けられた光部分と合計され、合計された光部分が全面的にまたは部分的に重なり合って、画像形成領域（スキャンライン画像セグメント）ＳＬ−１〜ＳＬ−４において一連の複合エネルギプロファイルを生成するようにする。したがって、アレイ１２２の中の各列内に配置された多数の素子を個々に制御することによって、および各列を通過した光を単一の画像形成領域上へ集光することによって、本発明は、均質光発生器１１０によって発生する一定な（無変調の）均質光１１８Ａを利用する、グレースケール能力を有する画像形成システムを提供する。
【００２８】
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、素子の数を増加させると、グレースケール制御が高まることになる。１つの好適な実施の形態では、１つの列内でグレースケールを調整するのに、少なくとも２４ピクセルが用いられ、それゆえにスキャン・ライン・セグメント内でほぼ４％の単一の出力調整を可能にする。
【００２９】
アレイ１２２の中の各列内の多くの素子は、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する。各列内の多数の素子は、１つ以上の常用の素子が故障するときのみ作動される、１つ以上の「予備の」または「冗長な」素子も可能にし、それによって画像形成システムの動作寿命を伸張し、弓形（ラインスマイルとしても知られている）などの光学ライン歪みの補正を可能にする。
【００３０】
図２Ａから図２Ｃは、システム１００Ａを示し、システム１００Ａは、適切な担体（例えば、半導体基板）１１１Ａ上に組み立てられたまたは別のやり方では配置された光発生素子（例えば、１つ以上のレーザまたは発光ダイオード）１１５Ａを含む光源１１２Ａで構成される均質光発生器１１０Ａと、光ビーム１１６Ａを均質化すること（すなわち、拡張された２次元領域にわたって光ビーム１１６Ａを混ぜ合わせて広げること）によって、および出力光線の発散を低減することによって、均質光１１８Ａを生成する光均質化光学システム（ホモジナイザ）１１７Ａとを含む。当業者は、この配列が、集光された比較的高エネルギ強度で高発散の光ビーム１１６を、変調器１２０の中の素子１２５−１１、１２５−１２および１２５−１３上へ実質的に一様に分配された、拡散した比較的低エネルギ光束の均質光１１８へ変換することを認識するだろう。
【００３１】
このように高エネルギビーム１１６Ａを比較的低エネルギの均質光１１８Ａへ変換する１つの利益は、この配列が高エネルギ光源（例えば、レーザ）の利用を容易にして、変調器１２０の構造に高エネルギ光を処理することができる特別な光学ガラスおよび反射防止コーティングを使用することを必要とせずに、ビーム１１６Ａを発生させることである。すなわち、ホモジナイザ１１７Ａ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、光強度の光束密度は、所与の領域にわたる（例えば、各素子１２５−１１〜１２５−４３の領域にわたる）光の平方センチメートル当たりのワット（ワット／ｃｍ２）の単位で、低コストの光学ガラスおよび反射防止コーティングが変調器１２０を形成するのに利用することができるように、受け入れ可能なレベルまで低減される。例えば、すべての素子１２５−３１〜１２５−３３が「オフ」になると、各素子１２５−１１〜１２５−１３は、低エネルギ均質光１１８Ａの比較的小さい部分を吸収または反射するのに必要となる（すなわち、素子１２５−３１、１２５−３２および１２５−３３は、それぞれ均質光部分１１８Ａ−３１、１１８Ａ−３２および１１８Ａ−３３を吸収する）。対照的に、ホモジナイザ１１７Ａが無い場合、ビーム１１６Ａの大部分のエネルギは、１つまたは比較的少数の素子上に集光されることになり、実質的にさらに高価な光学ガラスおよび反射防止コーティングを利用する必要があることになる。
【００３２】
高エネルギビーム１１６Ａを比較的低エネルギの均質光１１８Ａへ変換する別の利益は、この配列が、出力処理能力の改善をもたらすことである。すなわち、高エネルギレーザ光１１６Ａが直接に変調器１２０へと通過すると仮定すると、どれほどのエネルギがアナモフィック光学システム１３０の方へ通過するかを制御するのに、１つまたは少数の素子しか用いることができない（例えば、素子が「オン」となると、実質的にすべてのエネルギは通過することになり、素子「オフ」となると、エネルギは少しも通過しないことになる）。高エネルギレーザ光１１６Ａを拡大して、幅広の領域にわたって低エネルギ均質光１１８Ａをもたらすことによって、アナモフィック光学システム１３０の方へ変調器１２０を通過する光エネルギの量は、はるかに高精度で制御される。例えば、図２Ｂでは、均質光１１８Ａが素子１２５−２１〜１２５−２３にわたって広がるので、少量の光エネルギ（例えば、均質光部分１１８Ａ−２２／変調光部分１１８Ｂ−２２）が、素子１２５−２２を「オン」させ、かつ素子１２５−２１および１２５−２３を「オフ」のままに（すなわち、均質光部分１１８Ａ−２１および１１８Ａ−２３が阻止されるように）することによって画像形成領域ＳＬ−２の方へ通過する。同様に、図２Ｃでは、わずかに多い量の光エネルギ（例えば、部分１１８Ｂ−３１および１１８−３３）が、素子１２５−３２を「オフ」させ、かつ素子１２５−３１および１２５−３３を「オン」（すなわち、光部分１１８Ａ−３１／１１８Ｂ−３１および１１８Ａ−３３／１１８Ｂ−３３は通過するが、均質光部分１１８Ａ−３２は阻止されるように）させることによって、画像形成領域ＳＬ−３の方へ通過する。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。
【００３３】
代替策としては、光源１１２Ａは、単一の高出力光発生素子１１５Ａ（例えば、レーザ）で構成され、または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。高出力均質光の用途にとっては、光源は、多数の低出力光源（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）で構成され、それらの発光が、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ことが好ましい。
【００３４】
図３Ａは、多数の端面発光レーザダイオード１１５Ｂを、素子（図示されない）から成る行と平行に配置した直線に沿って配列した光源１１２Ｂを図示する。
【００３５】
図３Ｂは、多数の垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１１５Ｃを担体１１１Ｃ上の２Ｄアレイ内に配列した光源１１２Ｃを図示する。
【００３６】
図２Ａでは、光ホモジナイザ１１７Ａが、当技術分野で周知の、いくつかの異なる技術および方法のうちのいずれかを用いて実装することができ、これらには、ビームを作り直すのにマイクロレンズアレイとともに速軸集光部（ＦＡＣ：ｆａｓｔ  ａｘｉｓ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）レンズを用いること、またはさらに加えて導波路の内部で光混合を引き起こす光導体技法を用いることが含まれるがこれらに限定されない。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂは、アナモフィック光学システム１３０Ｅを含むシステム１００Ｅを示す。図４Ａでは、アナモフィック光学システム１３０Ｅは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｅ、工程直交光学サブシステム１３３Ｅ、および工程方向光学サブシステム１３７Ｅを含む。光学サブシステム１３１Ｅ、１３３Ｅおよび１３７Ｅは、変調器１２０ＥとスキャンラインＳＬとの間の光路内に配置される。図４Ａは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｅおよび工程直交光学サブシステム１３３Ｅが、変調器１２０Ｅ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し、図４Ｂは、コリメーティング光学サブシステム１３１Ｅおよび工程方向光学サブシステム１３７Ｅが、変調器１２０Ｅ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。
【００３８】
コリメーティング光学サブシステム１３１Ｅはコリメーティング視野レンズ１３２Ｅを含み、コリメーティング視野レンズ１３２Ｅは、変調器１２０Ｅの直後に位置を定められ、変調器１２０Ｅ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１３１Ｅは、任意選択であり、変調器１２０を離れる変調光部分１１８Ｂがすでに十分に平行にされているときは省略することができる。
【００３９】
本開示の実施の形態では、工程直交光学サブシステム１３３Ｅ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１３７Ｅ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。この配列の利点は、配列が、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を可能にすることである。２レンズの円柱または非円柱投影システム１３３Ｅは、変調器１２０Ｅ（および任意選択のコリメーティング光学サブシステム１３１Ｅ）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１３４Ｅおよび第２円柱または非円柱レンズ１３６Ｅを含む。以下でさらに詳細に説明されるように、集光された光部分１１８Ｃのわずかな扇形の広がり（拡散）を図４Ａに指し示されるように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、出力画像を互いに繋ぎ合わせることが可能となる。レンズサブシステム１３７Ｅ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１３８Ｅを含む。レンズ１３８Ｅの集束能力が増加するにつれて、変調器１２０Ｅ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１３８Ｅが、透明開口部がレンズ１３８Ｅ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。
【００４０】
代替策としては、空間光変調器は、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。１２００ｄｐｉ以上の解像度、１０：１を超える高い画像コントラスト比、小さいピクセルサイズ、および３０ｋＨｚを超える高速度のラインアドレス指定を必要とする現在の多くの印刷／スキャン用途に対して、ＤＬＰ（商標）チップは最適である。
【００４１】
図５は、多数の微小電気機械式（ＭＥＭｓ）ミラー機構１２５Ｇで構成されるアレイ１２２Ｇを含むＤＭＤ式空間光変調器（ＤＭＤ）１２０Ｇの一部を示す。アレイ１２２Ｇは、基板１２４Ｇ上の長方形のアレイ内に配列されたＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇを含む。ミラー機構１２５Ｇは、コントローラ回路１２６Ｇによって制御される。６４個だけのミラー機構１２５Ｇが図５に例示目的で示されるが、ミラー機構はアレイ１２２Ｇ上にいくつでも配置され、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社によって販売されているＤＭＤは、デバイス当たり数十万のミラーを含む。
【００４２】
図６は、アレイ１２２Ｇ（図５を参照のこと）の中の典型的なミラー機構１２５Ｇ−１１をさらに詳細に示す。便宜的に、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の中の最上層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。加えて、ミラー機構１２５Ｇ−１１は、基板１２４Ｇ上に配置された関連ＳＲＡＭメモリセル２４０（すなわち、双安定フリップフロップ）によって制御され、コントローラ１２６Ｇによって発生する制御信号１２７Ｇ−１を経由して、２つのデータ状態のうちのいずれかを格納するように制御される。メモリセル２４０は、現在の格納状態から発生する相補出力信号ＤおよびＤバーを発生させる。
【００４３】
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メモリセル２４０にわたって基板１２４Ｇの上面に形成されるパッシベーション層（図示されない）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は、バイアス制御信号１２７Ｇ−２か、それともメモリセル２４０によって金属ビアまたはパッシベーション層を通して広がる他の導電構造を経由して格納された相補データ信号ＤおよびＤバーかを、それぞれ受信するように接続されることに留意されたい。
【００４４】
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、コンプライアントねじりヒンジ２２４は、以下で説明するようによじれて、基板１２４Ｇに対してヨーク２２２を容易に傾ける。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の中の領域２３６上へ固定して接続される支持ポスト２２６（１つが示される）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は同様に、それぞれ電極プレート２３１および２３２の上方に配置され、電極プレート２３１および２３２の中の領域２３３上へ固定して接続される支持ポスト２２９（１つが示される）を経由して電気的に接続される。最後に、ミラー２１２は、ヨーク２２２の中の中央領域２２３上へ取り付けられたミラーポスト２１４によってヨーク２２２に固定して接続される。
【００４５】
図７Ａから図７Ｃは、動作中の図５のミラー機構１２５Ｇ−１１を示す。図７Ａは、第１（例えば、「オン」）変調状態にあるミラー機構１２５Ｇ−１１を示し、第１変調状態において、受信した光部分１１８Ａ−Ｇは、第１角度θ１でミラー２１２を離れる反射（変調）光部分１１８Ｂ−Ｇ１となる。「オン」変調状態を設定するために、ＳＲＡＭメモリセル２４０は、あらかじめ書き込まれたデータ値を格納して、出力信号Ｄ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）を含むとともに、出力信号Ｄバーが、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）を含むようにする。これらの電極は、静電引力によってミラーの位置を制御する。電極プレート２３１および２３２によって形成された電極対は、ヨーク２２２に作用するように位置を定められ、高架電極２２７および２２８によって形成された電極対は、ミラー２１２に作用するように位置を定められる。大部分の場合、同等のバイアス電荷が、ヨーク２２２の両側に同時に加えられる（例えば、図７Ａに指し示されるように、バイアス制御信号１２７Ｇ−２が、電極プレート２２７および２２８ならびに高架電極２３１および２３２の両方に加えられる）。予期されるように中心位置へはじく代わりに、この同等のバイアスは、ミラー１２２と高架電極２３１／電極プレート２２７との間の引力が、ミラー１２２と高架電極２３２／電極プレート２２８との間の引力よりも大きいので（すなわち、前者の側が電極により接近しているので）、実際に現在の「オン」位置にミラー１２２を保留する。
【００４６】
「オン」位置から「オフ」位置へミラー２１２を移動させるために、要求される画像データビットが、制御信号１２７Ｇ−１を経由してＳＲＡＭメモリセル２４０内へロードされる（図７Ａの下方部分を参照）。図７Ａに指し示されるように、アレイ１２２Ｇの中のすべてのＳＲＡＭセルがいったん画像データをロードされると、バイアス制御信号は無効にされ、それによってＳＲＡＭセル２４０から電極プレート２３１および高架電極２２７へＤ信号を、およびＳＲＡＭセル２４０から電極プレート２３２および高架電極２２８へＤバーを送り、それによってミラー２１２を図７Ｂに示された「オフ」位置へ移動させ、それによって受信した光部分１１８Ａ−Ｇは、ミラー２１２を第２角度θ２で離れる反射光部分１１８Ｂ−Ｇ２となる。一実施の形態では、ミラー２１２の平らな上面は、図７Ａに図示された「オン」状態と図７Ｂに図示された「オフ」状態との間において、大略１０度から１２度の範囲内で傾く（角度的に移動する）。次にバイアス制御信号１２７Ｇ−２が、図７Ｃに指し示されるように復活すると、ミラー２１２は、「オフ」位置に保持され、次に要求される移動をメモリセル２４０内へロードすることができる。ミラーをアドレス指定するのに必要な電圧レベルを低減して、電圧レベルがＳＲＡＭセルから直接に駆動できるようにするので、さらにバイアス電圧が全部のチップに対して同時に除去されて、あらゆるミラーが同時に移動するので、このバイアスシステムが使用される。
【００４７】
図７Ａから図７Ｃに指し示されるように、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、画像形成システム内の空間光変調器から受信した入射光部分が各ミラー機構１２５Ｇ上へ合成入射角で投影され、したがって光の出射角がＤＬＰチップの表面と直角になる必要がある。この要件は、画像形成システムを並べて配置することを困難にする。
【００４８】
図８は、好適な「折り畳まれた」配列内に配置されたＤＭＤ１２０Ｇを含むシステム１００Ｇを示す。システム１００Ｇ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およびアナモフィック光学システム１３０を含む。ＤＭＤ１２０Ｇが、均質光発生器１１０Ｇおよびアナモフィック光学システム１３０に対して合成角で位置を定められて、入射均質光部分１１８Ａ−Ｇが、ＤＭＤ１２０Ｇ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、反射光部分１１８Ｂ−Ｇ１および１１８Ｂ−Ｇ２（ミラーがそれぞれ「オン」および「オフ」位置にあるときに生成される）のいずれでもないようにするという点で、システム１００Ｇは、一般化されたシステムとは区別される。システム１００Ｇの中のコンポーネントがこの「折り畳まれた」配列内に位置を定められた状態で、各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇのミラーが「オン」位置にあるときだけ、均質光発生器１１０ＧからＤＭＤ１２０Ｇの方へ向けられた均質光１１８Ａ−Ｇの一部は、ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇからアナモフィック光学システム１３０の方へ反射される。すなわち、図８に指し示されるように、「オン」位置にある各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、入射光方向に対して角度θ１で光部分１１８Ｂ−Ｇ１の中の関連部分を反射し、それによって光部分１１８Ｂ−Ｇ１は、ＤＭＤ１２０Ｇによって対応する所定の方向に沿ってアナモフィック光学システム１３０へ向けられ、アナモフィック光学システム１３０は、光部分１１８ＧをスキャンラインＳＬ上へ集束するように位置を定められるとともに構成され、スキャンラインＳＬは、ＤＭＤ１２０Ｇの表面によって定められたＺ軸と直角となる。入力光線１１８Ａとアナモフィックシステム１３０Ｇの方へ向けられた出力「オン」光線（例えば、光線１１８Ｂ−Ｇ１）との間の合成角θ１は、典型的には２２度〜２４度またはＤＭＤチップのミラー回動角度の２倍である。反対に、「オフ」位置にある各ＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇは、角度θ２で光部分１１８Ｂ−Ｇ２の中の関連部分を反射し、それによって光部分１１８Ｂ−Ｇ２は、ＤＭＤ１２０Ｇによってアナモフィック光学システム１３０から離れる方へ向けられる。入場光線と「オフ」光線との間の合成角θ２は、通常は大略４８度である。システム１００Ｇは、「オフ」位置にあるＭＥＭｓミラー機構１２５Ｇによって反射される光部分１１８Ｂ−Ｇ２を受信するように位置を定められたヒートシンク構造１４０Ｇを含む。システム１００Ｇの中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やり方で配列される。
【００４９】
図９および図１０は、図８に示された本システムのコンポーネントを含むとともに、さらにラーメンフレーム１５０Ｈを含むシステム１００Ｈを示す。フレーム１５０Ｈの目的は、低コストの集合体を容易にすること、および好適な「折り畳まれた」配列内に本システムのコンポーネントを保持することである。加えて、フレーム１５０Ｈについて開示された設計は、各システム１００Ｈをより大きな集合体の中のサブシステムとして利用することを容易にする。
【００５０】
図９を参照すると、フレーム１５０Ｈは、鋳物などの適切な熱伝導性を有する剛性材料から成形されるまたは別のやり方では形成される一体構造であり、一般に支持領域１５２Ｈを定める角ベース部分１５１Ｈと、ベース部分から支持領域１５２Ｈの両側に伸張する第１アーム１５３Ｈおよび第２アーム１５４Ｈと、第１アーム１５３Ｈの端部に一体的に取り付けられた第１ボックス状ブラケット１５５Ｈと、第１ブラケット１５５Ｈに一体的に取り付けられた第２ボックス状ブラケット１５６Ｈと、第２アーム１５３Ｈの端部に取り付けられた第３ブラケット１５７Ｈとを含む。図９および図１０に指し示されるように、支持領域１５２Ｈは、ＤＭＤ１２０Ｇを所定の向きに装着することを容易にするように形作られるとともに構成され、ブラケット１５５Ｈ、１５６Ｈおよび１５７Ｈは、それぞれ均質光発生器１１０Ｇ、アナモフィック光学システム１３０Ｇおよびヒートシンク１４０Ｇの作動端部を収納するように位置を定められるとともに方向付けられ、これらの素子は、これらのブラケットにしっかりと固定されるとき、ＤＭＤ１２０Ｇに対して適切に方向付けられるようにする。
【００５１】
図１１は、画像形成領域（すなわち、細長いスキャンラインＳＬ−Ｈと一致したまたはこれと平行な面）の幅全体にわたってスタック状に形成される一連の３つの画像形成システム１００Ｈ−１、１００Ｈ−２および１００Ｈ−３で構成される集合体３００を示す。システム１００Ｈ−１、１００Ｈ−２および１００Ｈ−３は、アナモフィック光学システム１３０Ｇ−１〜１３０Ｇ−３が並んで配列された状態で固定して接続されるように配列されて、画像形成システム１００Ｈ−１、１００Ｈ−２および１００Ｈ−３によってそれぞれ形成されたスキャン・ライン・セクションＳＬ−１〜ＳＬ−３が、実質的に同一直線上にあり、細長い複合スキャンライン画像ＳＬ−Ｈを形成するようにする（「実質的に同一直線上にあり」は、スキャン（焦点）ラインが単一機能のスキャンラインを形成するのに十分な精度で整列することを意味する）。集合体３００が３つのサブシステムだけを用いて示されるが、図示された配列は、折り畳まれた配列が画像形成システムをいくつでも組み立てて、任意の長さを有するスキャンライン画像を容易に形成することを、明白に示す。
【００５２】
集合体３００によってもたらされる１つの利点は、各光学サブシステム１００Ｈ−１〜１００Ｈ−３が、量産された容易に入手可能なコンポーネント（例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社によって生産されるＤＭＤチップ）を用いて製造することができることであり、したがって各サブシステムは、大量生産から得られる価格低減の利益を享受することができる。すなわち、本発明の画像形成システムにおいて利用することができるデバイスであって、十分な解像度（例えば、インチ当たり１２００ドット）で工程直交方向に２０インチ以上のスキャンラインを発生させるのに十分なサイズを有する単一の空間光変調器デバイスは、現在１つもない。現在市販されているＤＭＤ式空間光変調器デバイスを用いて多数の光学サブシステム（例えば、光学サブシステム１００Ｈ−１〜１００Ｈ−３）を生み出すこと、本明細書で説明された折り畳まれた配列を用いてサブシステムコンポーネントを配列すること、および図１１に示されるやり方でサブシステムをスタック状に形成することによって、本質的に任意の幅のスキャンラインを生成することができる安価な集合体を生み出すことができる。
【００５３】
このように画像形成サブシステム１００Ｈ−１、１００Ｈ−２および１００Ｈ−３を組み合わせる別の利点は、この配列が、途切れなく自動的に繋ぎ合わせることを容易にして、並べた画像形成システムをいくつでも整列させることである。途切れなく繋ぎ合わせることを成し遂げる重要な要件は、各画像形成システムが、各画像形成システムの機械的全幅よりもわずかに長い出力長さの範囲にわたってその光を投影して、各画像形成システムによって生成されるスキャン・ライン・セクションの端部部分が、細長い複合スキャンライン画像に沿って重なり合うことである。この要件は、例えば、各スキャン・ライン・セクションＳＬ−１〜ＳＬ−３がその隣接するスキャン・ライン・セクションと重なり合うように、アナモフィック光学システム１３０Ｇ−１〜１３０Ｇ−３と関連した光学を修正することによって成し遂げられる。例えば、図１１に示されるように、スキャン・ライン・セクションＳＬ−１がスキャン・ライン・セクションＳＬ−２の一部と重なり合う幅Ｓ１で発生し、スキャンラインＳＬ−２がスキャン・ライン・セクションＳＬ−１およびＳＬ−３の両方と重なり合うＳ２の幅で発生し、スキャン・ライン・セクションＳＬ−３がスキャンラインＳＬ−２と重なり合うＳ３の幅で発生するように、アナモフィック光学システム１３０Ｇ−１が形成される。スキャン・ライン・セクションＳＬ−１、ＳＬ−２およびＳＬ−３の実際の（作動）幅は、スキャン・ライン・セクションＳＬ−１、ＳＬ−２およびＳＬ−３の途切れのない重なり合いをもたらすやり方で、変調器１２０Ｇ−１〜１２０Ｇ−３の外側エッジに位置を定められた素子（ピクセル）を恒久的にオフにするソフトウェアを用いて調整される。この技法は、弓形、ゆがみ、および各光学サブシステムのわずかな機械的偏位などの、各個々の画像形成サブシステム１００Ｈ−１、１００Ｈ−２および１００Ｈ−３のわずかな機械的公差の変動に対する補償を容易にする。
【００５４】
図１２は、上述した直交配列と関連した起こり得る問題に対処する単一通過画像形成システム１００Ｋを示す。システム１００Ｋは、一般に、実質的に上述したように動作する、均質光発生器１１０、変調器１２０、およびアナモフィック光学システム１３０を含み、素子１２５から成る行がスキャンラインＳＬに対して鋭角の傾斜角βで整列するように、変調器１２０がアナモフィック光学システム１３０に対して傾けられ、それによってアナモフィック光学システム１３０が、細長い焦線の中の関連サブ画像形成領域上へ各変調光部分を集束する（例えば、アナモフィック光学システム１３０は、光部分１１８Ｃ−４１〜１１８Ｃ−４３をそれぞれ画像形成領域ＳＬ−４の中のサブ画像形成領域ＳＬ−４１〜ＳＬ−４３上へ集光する）という点で、システム１００Ｋは一般化された画像形成システムとは異なる。この傾斜角は、万線スクリーンのハーフトーン画像を形成するドット配置において、より高いアドレス指定能力を可能にする。
【００５５】
図１３は、変調器１２０の上端水平エッジ１２１とスキャンラインＳＬとの傾斜配向を描写し、同図で傾斜角βは、各素子１２５−１１〜１２５−４３の中心がＸ軸方向に沿って等しい間隔で配置されるように選択され、それによって各素子１２５−１１〜１２５−４３を通過した各光部分は、スキャンラインＳＬの中の対応する固有の領域上へ向けられる。すなわち、傾斜角βは、各素子１２５−１１〜１２５−４３の中心（垂直の点線によって指し示される）が、スキャンラインＳＬに沿って共通のピッチＰで分離される（例えば、素子１２５−４１および１２５−４２の中心ならびに素子１２５−４３および１２５−３１の中心が、同一のピッチ間隔Ｐで分離される）ように選択される。一実施の形態では、変調器１２０の中のすべての素子に対してピッチ間隔Ｐを等しくするために、傾斜角βは１／ｎのアークタンジェントに等しく設定されて、Ｒ／ｎに等しい一様なピッチ間隔Ｐを与え、ここでｎは各列内の素子数（すなわち、概略化された実施例では、ｎ＝３）であり、Ｒは各行内で隣接する素子間の心心距離によって決定される素子解像度である。
【００５６】
図１２において、スキャンラインＳＬに対する変調器１２０の傾斜配向が原因で、素子１２５−４１〜１２５−４３の中心は、Ｘ軸方向に沿って右方へ連続してシフトされる（すなわち、素子１２５−４１は素子１２５−４２の左にあり、素子１２５−４２は素子１２５−４３の左にある）。各列内の素子間のわずかなオフセットが原因で、アナモフィック光学システム１３０は、各素子から受信した光部分を、光が細長いスキャンラインＳＬの中の固有の関連サブ画像形成領域の中心に置かれるように、集光する。例えば、アナモフィック光学システム１３０の方へ素子１２５−４１および１２５−４３を通過した変調光部分１１８Ｂ−４１および１１８Ｂ−４３は、アナモフィック光学システム１３０によってアナモフィックに集光されて、集光された光部分１１８Ｃ−４１および１１８Ｃ−４３がサブ画像形成領域ＳＬ−４１およびＳＬ−４３の中心に置かれるようにする（サブ画像形成領域ＳＬ−４２上の暗い領域は、素子１２５−４２が「オフ」状態にあるために生成される）。素子１２５−４１および１２５−４３を通過した光の重なり合いは、説明的な目的のために無視され、Ｙ軸方向のわずかなオフセットは、例示目的で拡大されていることに留意されたい。このような傾斜配向の利益は、システム１００Ｋが、直角配向を用いて可能なピッチよりも細かいピッチでアドレス指定可能なサブピクセルの間隔解像度を生み出し、Ｘ軸およびＹ軸方向の両方に小数の精度で画像「ピクセル」の位置を定めるソフトウェアを利用する機会を提供することである。
【００５７】
図１４は、関連アナモフィック光学システム１３０Ｌによって発生するスキャンラインＳＬに対して、傾斜角βＬで傾く概略化されたＤＭＤ式空間光変調器１２０Ｌを含むシステム１００Ｌを示す。典型的なＤＭＤ１２０Ｌは、各列内に１５個のミラー１２５Ｌを含むので、この実施例における最適な傾斜角は、３．８１度（すなわち、１／１５のアークタンジェント）となる。好適な一実施の形態では、２４のピクセル列が用いられ、したがって傾斜角は１／２４のアークタンジェントすなわち２．３８度となる。図示された実施の形態では、これらの数は、可視化が容易なように誇張され、図示された傾斜角βＬは、ミラー列当たり４ピクセルのサブピクセル間隔を生成するように大略１４．０度（すなわち、１／４のアークタンジェント）となる。隣接する画像ピクセルはわずかに重なり合い、高速スキャン方向に特別のアドレス指定能力をもたらし、したがって垂直エッジは、サブピクセルずつ左または右に調整することができることにも留意されたい。工程方向に対しては、水平エッジが必要となる位置に発生するのに間に合わせて、水平エッジがサブピクセルずつ遅れたり進んだりすることを確実にするように、タイミングを調整することができる。
【００５８】
可変の解像度は、各画像形成領域の内部に位置を定められたミラー中心の数を制御することによって、実行することができる。ｎ＝３の場合の例として図１３を参照すると、垂直の行内に３つのミラーを用いることによって、３倍だけ画像解像度が増加する。対照的に、あらゆる４つのミラーが図１４の状態となるように、傾斜角が選択されるとすると、図１３に示される実施の形態の傾斜角よりもわずかに小さい傾斜角βＬが用いられて、より高解像度を生み出す。ｎが（典型的なＤＬＰチップにおけるように）７６０以上のとき、広範囲の代替の解像度が高精度で実装することができることは、容易に理解される。
【００５９】
上述した直交配列と同様に、図１４に示される傾斜配向は、スキャンラインＳＬに沿って出力を可変にすることも容易にする。すなわち、画像サブ画像形成領域ＳＬ−２３において最高出力または最高輝度を有する画像を生み出すために、すべてのミラー素子１２５Ｌ−１〜１２５Ｌ−４は、「オン」位置とすることができ、画像サブ画像形成領域ＳＬ−２３において低出力を有する画像を生み出すために、１つ以上のミラー素子１２５Ｌ−１〜１２５Ｌ−４は、「オフ」位置とすることができる。さらにその上、ＤＭＤミラーは、すべてを全出力性能に利用する必要があるとは限らない。１つ以上の「予備」ミラーを、通常動作中に取っておいて（すなわち、非動作状態にしておいて）、故障中のミラーを差し換えるのに、または特別な処理動作中に通常の「全」出力を上回る出力に増大するのに利用することができる。反対に、強度不良を補正するために、より少ないミラーを用いて、特定の画像サブ領域内の出力を減少させることができる。スキャン位置に応じて切除に利用可能なミラーの数を較正することによって、その出力はスキャン面にわたって一様に保つことができ、オフライン時に思いのままに較正することができる。
【００６０】
弓形および傾斜などの全体的な非理想的スキャンラインの不完全さ、および通常はバンディングを引き起こす工程方向速度の不完全さは、ＤＭＤチップなどの２次元光変調器を用いることによって、電子的に極めて容易に調整することもできる。狭い周波数範囲で発射するインクジェットヘッドとは違って、このような光変調器は、広範囲の工程速度と一致するように調整して、種々の速度範囲にあるより高いまたはより低いライン解像度を作り出すことができる。これもまた、ドラム速度がはるかに容易に変化することに起因するバンディング問題を補償させる。サブ解像度の増分で互いに繋ぎ合わされた隣接する画像形成システム間で、ラスタのセグメントを遅らせたり進めたりすると、全スキャンラインにわたって弓形または傾斜を補償することができる。
【００６１】
図１５は、システム１００Ｍおよびスキャン構造（例えば、画像形成ドラムシリンダ）１６０Ｍを含むスキャン／印刷装置２００Ｍを示す。システム１００Ｍは、一般に均質光発生器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を含み、これらは本質的には上述したように機能する。図１５の上方右部分を参照すると、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の中の画像形成面１６２Ｍ上へ、ならびに詳しくは画像形成面１６２Ｍの中の画像形成領域１６７Ｍ内へ、画像形成して集光するように、システム１００Ｍに対して位置を定められる。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反転させるように動作する（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の中の右側から画像形成領域１６７Ｍの中の左側の方へ向けられるように）。加えて、画像形成ドラムシリンダ１６０Ｍは、画像形成面１６２Ｍが、アナモフィック光学システム１３０Ｍによって定められたスキャン（または焦点）ラインと一致するように位置を定められるか、それとも画像形成面１６２Ｍが、アナモフィック光学システム１３０Ｍによって定められた焦線と一致するように位置を定められるかする。図１５内の破線のバブルによって指し示されるように、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反転するように、焦線ＦＬの位置に設定される。
【００６２】
装置４００Ｍは、可変データリソグラフィ印刷に用いられるプリンタまたはスキャナであり、同装置において画像形成ドラムシリンダ１６０Ｍは湿し水でコーティングされ、湿し水は、システム１００Ｍによって処理されるレーザ光で切除される。すなわち、インクおよび水で選択的に湿潤する、静的な画像形成領域および非画像形成領域を有するプレートを用いて標準のオフセットを行うとともに、続いて用紙へインクを転写する代わりに、インクは、一般に、システム１００Ｍによって選択的に切除された液体の湿し水全面にわたってローラに加えられる。本装置では、ローラの中の切除された領域だけが、インクを用紙へ転写することになる。それゆえに、従来のシステムにあるようにプレートからの一定データの代わりに、切除からの可変データが転写される。ラスタ化光源（すなわち、スキャンライン全体にわたって端から端へラスタ化される光源）を用いて動作するこの工程にとっては、リアルタイムで湿し水を十分に切除するために、単一の極めて高出力の光（例えば、レーザ）源が、必要となるはずである。本発明の利益は、湿し水が全スキャンラインから同時に切除されるので、可変データ高速度リソグラフィ印刷機が、多数の比較的低出力光源を用いて提供されることである。
【００６３】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、画像形成装置４００Ｎおよび４００Ｐの一部を示す。関連した画像形成システムによって発生するくさび状光ビーム場１１８Ｃ−１〜１１８Ｃ−４が、複数のブロックのように示され、スキャンラインＳＬを共同で形成する関連スキャン・ライン・セグメントＳＬ１〜ＳＬ４を形成する。画像形成装置４００Ｎと画像形成装置４００Ｐとは、画像形成システム１００Ｎ−１〜１００Ｎ−４が整列したパターンで配列され、一方で画像形成システム１００Ｐ−１〜１００Ｐ−４がオフセットパターンで配列されるという点で異なる。スキャンラインＳＬは、４つのスキャン・ライン・セグメントＳＬ１〜ＳＬ４から互いに繋ぎ合わされるが、しかし画像形成システム１００Ｎ−１〜１００Ｎ−４が接近して配置され、単一の行内に配列されるので、画像形成装置４００Ｎ内にビーム場１１８Ｃ−１〜１１８Ｃ−４を発生させる発生源は、同一直線上にあり、ビーム場１１８Ｃ−１〜１１８Ｃ−４は、画像形成面１６２Ｎと垂直に向けられる。対照的に、システム１００Ｐ−１〜１００Ｐ−４は２行に配列されて、小さいインタレース角度で方向付けられたビーム場１１８Ｃ−１〜１１８Ｃ−４を発生させる。このオフセットパターン配列は、隣接する画像形成システム１００Ｐ−１〜１００Ｐ−４間にさらに余裕をもたらす。
【００６４】
本発明の代替実施形態によれば、最終的なアッセンブリのアナモルフィック光学系（例えば、アナモルフィック光学系１３０Ｇ−１から１３０Ｇ−３、図１１参照）は、最終的なモノリシック集束レンズを共用してもよい。さらに、本発明は、線形である光路を有する（図１参照）、または１つの折り畳みを有する（図８参照）ものとして示されているが、当業者には、任意数の任意の光路に沿って折り畳みを含む他の配置が企図されてもよい。最後に、高エネルギースキャンライン画像を発生するための上述の方法は、本明細書に記述されているもの以外のデバイスを用いて達成されてもよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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