曝光装置 【技术领域】
本发明涉及曝光装置，特别涉及由多个发光元件在主扫描方向上以给定间隔排列配置而成的元件列、在副扫描方向上多列排列配置而成的曝光装置。
背景技术
使用荧光性有机物质做发光层的有机电致发光元件，被称为有机EL元件，与其他发光元件相比具有容易制造、能构成薄且轻的发光元件等优点，因此，历来是作为薄型显示器用元件予以研究开发而得以发展。近年，由于得到了在发光灰度、发光效率、耐久性能方面也能与发光二极管(LED)相拼比的高性能有机EL元件，开始研讨将其应用于对卤化银感光体等感光体曝光的曝光装置中。
作为使用有机EL元件的曝光装置，例如如图8所示，以发出红(R)绿(G)蓝(B)各色光的有机EL元件80按每个颜色在主扫描方向上由多个元件排列配置而成的元件行、以RGB三色为1组、在副扫描方向上多组(图8中为2组)排列配置而形成的。还有，图8中，为区别RGB各色有机EL元件80，在符号末尾处添加表示相应颜色的字母(R/G/B)。该曝光装置中，由于各元件间的光量散差，图像中在副扫描方向上产生条纹斑。
为解决该问题，有提议将多行元件行排列配置在副扫描方向上，通过用多行元件行在一条主扫描线反复曝光，可以将元件间光量散差平均化以消除条纹斑的技术(专利文献1)
但是，现有的多重曝光装置是通过在副扫描方向上排列配置的多行元件行在一条主扫描线上多重曝光，存在由于在副扫描方向上曝光位置偏差而使得分辨率降低的问题。
专利文献1：特开2001-356422号公报。
【发明内容】
本发明正是为解决上述问题而进行的发明，其目的在于提供防止在副扫描方向上曝光位置的偏差、能进行高分辨率曝光的曝光装置。
为达到上述目的，本发明地第一曝光装置，其特征在于，具有：发光元件阵列，让多个发光元件在副扫描方向相对于感光材料排列，由多个各自可独立驱动控制的发光元件沿与所述副扫描方向交叉的主扫描方向排列配置形成的元件行，在所述副扫描方向上排列配置多行而成；驱动控制单元，驱动控制各个所述发光元件，以分时顺次点亮在所述副扫描方向上排列配置的多行元件行。当以与副扫描方向相同方向顺次点亮所述多行元件行时，所述元件行以下式(1)表示的间距排列配置，并且当以与副扫描方向相反方向顺次点亮所述多行元件行时，所述元件行以下式(2)表示的间距排列配置；
T＝(m-1/n)P (1)
T＝(m+1/n)P (2)
式中，P为曝光像素间距，m为2以上的整数，n为在副扫描方向上排列配置的发光元件行数。
本发明的第一曝光装置，具有：发光元件阵列，让多个发光元件在副扫描方向相对于感光材料排列，由多个各自可独立驱动控制的发光元件沿与所述副扫描方向交叉的主扫描方向排列配置形成的元件行，在所述副扫描方向上排列配置多行而成，通过在副扫描方向上排列配置的多个发光元件对感光材料的同一位置多重曝光。驱动控制单元以分时顺次点亮在发光元件阵列中在所述副扫描方向上排列配置的多行元件行，即所谓的无源驱动方式驱动控制各个发光元件。
发光元件阵列中，当以副扫描方向相同方向顺次点亮多行元件行时，元件行以上述式(1)表示的间距排列配置。还有，当以副扫描方向相反方向顺次点亮多行元件行时，元件行以上述式(2)表示的间距排列配置。式(1)及(2)中，事先考虑了曝光装置的副扫描方向的移动量及移动方向，来决定各发光部的副扫描方向的间距T，使得即使曝光装置移动了也能对给定像素位置曝光，因此，能够防止在副扫描方向曝光位置的偏差。再有，由于是通过无源驱动进行曝光，因此能使副扫描方向的曝光量分布变窄。其结果，可以实现高分辨率多重曝光。
为达到上述目的，本发明的第二曝光装置，其特征在于，具有：发光元件阵列，让多个发光元件在副扫描方向相对于感光材料排列，由多个各自可独立驱动控制的发光元件沿与所述副扫描方向交叉的主扫描方向排列配置形成的元件行，在所述副扫描方向上排列配置多行而成；驱动控制单元，驱动控制各个所述发光元件，以分时顺次点亮在所述副扫描方向上排列配置的多行元件行。在各元件行发光时间为t、帧间的间隔时间为t1的条件下，当以与副扫描方向相同方向顺次点亮所述多行元件行时，所述元件行以下式(4)表示的间距排列配置，当以与副扫描方向相反方向顺次点亮所述多行元件行时，所述元件行以下式(5)表示的间距排列配置；
T′＝{m-t/(n·t+t1)}P (4)
T′＝{m+t/(n·t+t1)}P (5)
式中，P为曝光像素间距，m为2以上的整数，n为在副扫描方向上排列配置的发光元件行数。
第二曝光装置，通过在曝光装置的副扫描方向的移动量及移动方向的基础上，预先还考虑帧间的间隔时间，来决定各发光部的副扫描方向间距T’，使得即使曝光装置移动了也能对给定像素位置曝光，从而在实际驱动顺序中能防止在副扫描方向的曝光位置偏差。另外，由于是通过无源驱动曝光，使在副扫描方向的曝光量分布变窄。其结果，能进行高分辨率多重曝光。
在上述第一曝光装置中，以下式(3)表示的副扫描速度v对感光材料扫描曝光。
v＝P/(n·t) (3)
在上述第二曝光装置中，以下式(6)表示的副扫描速度v′对感光材料扫描曝光。
v′＝P/(n·t+t1) (6)
再有，发光元件阵列优选采用有机EL元件，此时，有机EL元件的各发光部相当于本发明的“发光元件”。
按照本发明，可以得到防止副扫描方向的曝光位置偏差，以进行高分辨率曝光的效果。
【附图说明】
图1表示有关本发明实施方式的曝光装置结构的断面图。
图2表示有机EL元件发光部形成模式的俯视图。
图3(A)表示当设定阴极线间距T为曝光像素间距P整数倍时阴极线与曝光像素位置关系的图，(B)表示当设定阴极线间距T为由式(1)决定时阴极线与曝光像素位置关系的图。
图4表示在有源驱动情况下，(A)为阴极线点灯时发光光量的图表，(B)为阴极线熄灯时发光光量的图表，(C)为感光材料表面曝光量分布的图表。
图5表示在无源驱动情况下，(A)为阴极线点灯时发光光量的图表，(B)为阴极线熄灯时发光光量的图表，(C)为感光材料表面曝光量分布的图表。
图6(A)表示当设定阴极线间距T为曝光像素间距P整数倍时阴极线与曝光像素位置关系的图，(B)表示当设定阴极线间距T为由式(1)决定时阴极线与曝光像素位置关系的图。
图7表示各发光部的每一帧发光时序图。
图8表示现有技术的使用有机EL元件的曝光装置结构图。
图中：10-透明基板，20-有机EL元件，20R、20G、20B-发光部，21-透明阳极，22-有机化合物层，23-金属阴极，30-SLA，31-自聚焦透镜，40-感光材料。
【具体实施方式】
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，有关本实施方式的曝光装置，包括：透明基板10、在透明基板10上使用蒸镀法形成的有机EL元件20、将有机EL元件20发出的光聚光并照射到感光材料40上的自聚焦透镜阵列(以下称为“SLA”)30、和支撑透明基板10和SLA30的支撑体50。
有机EL元件20是在透明基板10上顺次层叠透明阳极21、含发光层的有机化合物层22、金属阴极23而形成的。通过适当选择含发光层的有机化合物层22的材料，可以得到所期望颜色的发出光，在透明基本10上以后述的给定模式形成发出红色(R)光的发光部20R、发出绿色(G)光的发光部20G、发出蓝色(B)光的发光部20B。还有，对于有机EL元件，各发光部相当于本发明的“发光元件”。
该发光EL元件20由图1所示的不锈钢制罐等封闭部件60予以覆盖。封闭部件60的端部与透明基板10粘接，将有机EL元件20封闭在由干燥氮气置换的封闭部件60内。如给该有机EL元件20的透明阳极21和金属阴极23之间施加给定电压，则包含于有机化合物层22中的发光层发光，发出光通过透明阳极21及透明基板10取出。再有，有机EL元件20，具有波长稳定性好的特性。
还有，有机EL元件20的透明电极21和金属电极23两电极，与分别独立驱动(无源驱动)该多个发光部的驱动电路(图中未表示)连接。该驱动电路通过帧存储器(图中未表示)与控制部(图中未表示)连接。
驱动电路是包括向两电极间施加电压的电源及由晶体管或晶闸管构成的开关元件(图中未表示)而构成，根据通过帧存储器从控制部输入的控制信号，生成驱动信号，分别对多个发光部进行发光驱动。
透明基板10是对发出光透明的基板，可以使用玻璃基板、塑料基板等。还有，透明基板10要求有作为一般基板特性的耐热性、尺寸稳定性、耐溶剂性、电绝缘性、加工性、低通气性、低吸湿性等。
透明阳极21，在400nm～700nm可见光波长区域中优选具有至少50％以上的透光率，更优选具有70％以上的透光率。作为构成透明阳极21的材料，除氧化锡、氧化锡铟(ITO)、氧化锌铟等作为透明电极材料公知的化合物外，还可以采用由金、铂等功函数大的金属构成的薄膜。另外，还可以是聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯或者这些的衍生物等有机化合物。对于透明导电膜，在泽田丰主编的“透明导电膜的新发展”一书(沢田丰监修“透明導電膜の新展開”CMC刊，1999年)中有详细记载，也可以适用于本发明。再有，透明阳极21可以通过真空蒸镀法、溅射法、离子注入法等，在透明基板10上形成。
有机化合物层22可以为仅由发光层构成的单层结构，也可以是除发光层以外可适当含有空穴注入层、空穴迁移层、电子注入层、电子迁移层等其它层的层叠结构。有机化合物层22的具体结构(含电极)可以是阳极/空穴注入层/空穴迁移层/发光层/电子迁移层/阴极、阳极/发光层/电子迁移层/阴极、阳极/空穴迁移层/发光层/电子迁移层/阴极等。再有，也可以设置多个发光层、空穴迁移层、空穴注入层、电子注入层。
有机化合物层22的各层可以是从透明电极21侧层开始通过蒸镀法将低分子类的各有机材料顺次形成薄膜、并层叠而形成。此时，通过使用蒸镀掩模，可以容易地进行图案化。
金属阴极23优选由功函数低的Li、K等碱性金属、Mg、Ca等碱土族金属及这些金属与Ag或Al等的合金或混合物等金属材料而形成。为能同时兼有阴极的保存稳定性及电子注入性，也可以用功函数大且导电性高的Ag、Al、Au等覆盖由上述材料形成的电极。还有，金属阴极23也可以和透明阳极21一样，通过真空蒸镀法、溅射法、离子注入法等公知方法形成。
SLA30可以由多个自聚焦透镜31构成。自聚焦镜透镜31为在剖面半径方向上具有折射率分布的棒状厚透镜。射入自聚焦透镜31的光，以相对于光轴的正弦波状蛇行前进，按照在感光材料40表面上成像而结为曝光点70的方式、向着感光材料40输出。
另外，为聚集曝光点，抑制光学上的串扰，该自聚焦透镜31的开口部形成为比有机EL元件20的各发光部的发光区域大，并且按照相邻自聚焦透镜31之间相互相接的方式排列配置。再有，自聚焦镜头31也可以按照与发光部一一对应的方式设置，或者按照对于在副扫描方向上排列的一组发光部20R、20G、20B配置一个或2个那样，让各个自聚焦透镜31于多个发光部对应。
下面，说明有机EL元件20发光部的配置。
如图2所示，在透明基板10上形成有发光部20R、20G、20B。更具体地说，在主扫描方向上将多个发光部20R相隔给定间距排列配置的发光部行R，在副扫描方向上排列配置多行。同样，在主扫描方向上将多个发光部20G相隔给定间距排列配置的发光部行G，在副扫描方向上排列配置多行，而在主扫描方向上将多个发光部20B相隔给定间距排列配置的发光部行B，在副扫描方向上排列配置多行。有机EL元件具有R色发光强度小的特性。为此，优选为增加发光部行R的行数。本例中，是将4行发光部行R、2行发光部行G、2行发光部行B在副扫描方向上以RGB顺序排列配置。因此，成为总计8个发光部行在副扫描方向上排列配置。
按照上述构成的曝光装置，由在有机EL元件20的副扫描方向排列配置的各发光部(20R、20G、20B)发出的光通过SLA30聚光并对感光材料40的同一位置曝光，形成曝光点70。还有，该曝光装置，通过在副扫描方向上相对于感光材料40移动，对感光材料40扫描曝光。
下面，说明各发光部的副扫描方向的间距。
如上所述，通过驱动电路(图中未表示)无源驱动多个发光部的各个。无源驱动是指分时对沿金属阴极的发光部行(阴极线)逐行扫描，根据驱动信号驱动与扫描中的阴极线交叉的发光部(阳极线)，以顺次遍及全部阴极线进行扫描的驱动方法。
多条阴极线在与副扫描方向同一方向上在发光时间t顺次点灯的情况下，事先考虑阴极线的移动量及移动方向，即曝光位置的副扫描方向的移动量及移动方向，各发光部的副扫描方向的间距T设定为下式(1)所表示的值。
T＝(m-1/n)P (1)
式(1)中，P为曝光像素的间距，m为2以上的整数，n为在副扫描方向上排列配置的发光部行数。通过在副扫描方向上排列配置的n个发光部，多重曝光同一像素n次。
如图3(A)所示，当顺次点灯的第一阴极线和第二阴极线之间的间距T设定了是曝光像素间距P的整数倍时(图中为3倍)，当第一阴极线点灯时，能曝光感光材料上的给定像素位置，t秒后第一阴极线熄灯并当第二阴极线点灯时，第二阴极线在副扫描线方向上移动P/n，曝光从给定像素位置向副扫描方向下游侧错开P/n后的位置。
还有，阴极线的副扫描方向移动量为P/n是因为，当用一条阴极线曝光一条主扫描线时(有源驱动情况)，在发光时间的间隔中阴极线可以仅移动曝光像素间距P，但在无源驱动时用n条阴极线对一条主扫描线进行多重曝光情况下，各阴极线的发光时间t成为有源驱动情况时的1/n的缘故。换句话来说，副扫描速度v用下式(3)表示。
v＝P/(n·t) (3)
对此，如图3(B)所示那样，间距T设定为上述式(1)所表示的值时，在第二阴极线点灯时也能曝光给定像素位置，从而可以防止因曝光位置的偏差而造成分辨率的降低。
还有，有源驱动情况时，如图4(A)及(B)所示，由于仅在移动曝光像素间距P间阴极线点灯，因此成为以图4(C)所示曝光量分布曝光，曝光像素变为在副扫描方向上间距延长的形状。因此，降低了分辨率。对此，在无源驱动情况下，如图5(A)及(B)所示，成为仅在P/n移动阴极线之间点灯，因而如图5(C)所示，曝光量分布变窄，提高了分辨率。
如上所述，本实施方式的曝光装置是事先考虑曝光装置的副扫描方向的移动量及移动方向，决定各发光部的副扫描方向的间距T以使在曝光装置移动了的情况下也能曝光给定像素位置，从而能防止在副扫描方向上曝光位置的偏差。还有，由于是通过无源驱动曝光，因此使在副扫描方向的曝光量分布变窄。其结果，能进行高分辨率多重曝光。
再有，上述实施方式中，虽然对多条阴极线在与副扫描方向相同方向上在发光时间t顺次点灯的情况进行了说明，但在多条阴极线在与副扫描方向相反方向上顺次点灯情况时，各发光部的副扫描方向的间距T设定为下式(2)表示的值。
T＝(m+1/n)P (2)
如图6(B)所示，当将间距T设定为间距P的整数倍时，虽然第一阴极线点灯时能曝光副扫描方向的给定像素位置，但第二阴极线点灯时成为对从副扫描方向的给定像素位置向副扫描方向上游侧偏差P/n的位置曝光。对此，如图6(B)所示，当将间距T设定为式(2)所表示的值时，第二阴极线点灯时也能曝光给定像素位置，从而能防止由于曝光位置偏差造成的分辨率降低。
再有，上述实施方式中，虽然对在发光时间t多条阴极线顺次点灯的情况进行了说明，但在实际驱动顺序中，如图7所示，考虑每一帧中为传送一帧量数据所需的传送时间tD，在帧与帧之间插入间隔时间tI。间隔时间tI设定为比传送时间tD的最大值Max(tD)大的值。如不考虑该间隔时间tI而进行曝光，则每一帧中曝光像素位置会偏差v·tI。由于曝光位置的偏差而导致了分辨率的降低。因此，必须修正由于上述的间隔时间tI带来的曝光像素位置偏差。
如果也包含间隔时间tI、根据一帧量数据进行曝光所需必要时间设定为“一帧时间”，则一帧时间成为n·t+tI。通过按照在每一帧时间让曝光位置(曝光头)仅移动曝光像素间隔P进行设计，则能由一帧时间整体吸收由于间隔时间tI带来的偏差量，从而实现曝光像素的位置偏差最小。此时曝光头的移动速度(修正后的副扫描方向)v′用下式(6)表示。
v′＝P/(n·t+t1) (6)
因此，各发光部的副扫描方向的间距T′由下式表示。
T′＝m·P±v′·t
将上式中v′的值代入，则能得到下式(7)。
T′＝{m±t/(n·t+t1)}P (7)
即，当多条阴极线在与副扫描方向相同方向上于发光时间t顺次点灯时，设定各发光部的副扫描方向的间距T′为下式(4)所表示的值，当多条阴极线在与副扫描方向相反方向上顺次点灯时，设定各发光部的副扫描方向的间距T′为下式(5)所表示的值。
T′＝{m-t/(n·t+t1)}P (4)
T′＝{m+t/(n·t+t1)}P (5)
如此，通过在曝光装置的副扫描方向的移动量及移动方向的基础上，预先考虑帧间的间隔时间，来决定各发光部的副扫描方向间距T′，从而实现在副扫描方向上曝光位置偏差最小。另外，由于是通过无源驱动曝光，使在副扫描方向的曝光量分布变窄。其结果，能进行高分辨率多重曝光。
再有，对各阴极线的灰度分配是按每个颜色独立进行的。以发光部行R为8行、发光部行G为4行、发光部行B为4行、总计16行排列配置情况为例予以说明。设定图像数据的位数为b，则驱动各阴极线的位数a表示为a＝b-n。设定某个曝光像素的灰度数为k时，k为k＜2b，则曝光该像素的各阴极线的灰度数为k/2a。
比如，当设定b＝8位(256灰度)、n＝4、k＝200时，驱动各阴极线位数成为200/28-4＝12.5。还有，小数点以下灰度不能实现，尾数部分(200-12×16＝8)以各1个分配到各阴极线。此时，比如从第一阴极线到第八阴极线以13灰度曝光，从第九阴极线到第十六阴极线以灰度12曝光，则可以以200灰度曝光一个像素。
通过上述分配方式，可以实现对各阴极线大致均等分配灰度。因此，不会造成一部分发光部的曝光时间变长等不均衡的驱动，可以将各发光部的老化程度保持基本一定。其结果，可以提高曝光装置整体寿命。
再有，上述实施方式虽然是对使用有机EL元件的例子予以说明，也可以使用无机EL元件或使用LED元件。但是，使用有机EL元件情况与使用无机EL元件情况相比具有可以使用低电压驱动的优点，与使用LED元件情况相比具有，由于能使用蒸镀法统一形成全部元件从而能较容易地将各元件正确排列配置在给定位置上，且减小每个元件的光量散差的优点。