BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmässigen Belichten einer Kopierfläche mit Hilfe einer beweglichen Lichtquelle mit begrenztem, die Kopierfläche überstreichenden Leuchtfeld. Verfahren dieser Art finden vornehmlich Anwendung beim Kopieren grossflächiger Substrate, beispielsweise zur photochemischen Herstellung grossformatiger Leiterplatten oder Masken zur Herstellung von Schatten masken für Farbfernsehröhren.
Im genannten Anwendungsgebiet besteht die Aufgabe insbesondere darin, grossformatige, z.B. 800 x 1200 mm messende Vorlagen mit absoluter Kopiertreue in beiden Hauptrichtungen und unter Einhaltung von Strichstärken-Toleranzen im um-Bereich zu reproduzieren. Dabei kommt der Forderung nach einer gleichmässigen Belichtung der gesamten Kopierfläche besondere Bedeutung zu.
Eine Ganzflächenbelichtung, bei der die gesamte Kopierfläche auf einmal belichtet wird, bietet bei grossformatigen Kopierflächen mangels einer geeigneten Lichtquelle zu viele Schwierigkeiten. Da für ein solches Belichtungsverfahren aus wirtschaftlichen Gründen nur Lichtquellen mit kegelförmigem Lichtbündel zum Einsatz gelangen, muss der Abstand zwischen Lichtquelle und Kopierfläche verhältnismässig gross sein, damit die Kopierfläche gesamthaft ausgeleuchtet wird, was aber zu voluminösen Kopieranordnungen führt.
Ausserdem muss die Maske an das die lichtempfindliche Schicht tragende Substrat fest angepresst werden, um Parallaxfehler zu vermeiden. Eine bekannte Belichtungsvorrichtung dieser Art ist z.B. in der DE-OS 3 243 144 beschrieben.
Durch das Zusammenpressen von Maske und Substrat besteht die Gefahr einer Beschädigung der lichtempfindlichen Schicht, wodurch Ätzfehler und Schäden an der Maskenoberfläche entstehen können.
Aus diesen Gründen wird für die Belichtung grossformatiger Kopierflächen ein Verfahren mit fortschreitender Teilflächenbelichtung der Ganzflächenbelichtung vorgezogen.
Die erwähnten Nachteile der Ganzflächenbelichtung lassen sich bei der fortschreitenden Teilflächenbelichtung nur dann vermeiden, wenn für die bewegliche Lichtquelle eine solche mit kollimierter Lichtstrahlung, d.h. mit einem zylinderförmigen Lichtbündel zur Anwendung kommt und die Achse des Lichtbündels in jeder Phase der Belichtung senkrecht auf die Kopierfläche gerichtet ist. Bekannte Belichtungsverfahren mit feststehender Lichtquelle, welche durch Strahlablenkung bewegte, linien- oder fächerförmige Strahlenbündel erzeugt (DE 3 109 597 C2, EP 0 083 394 A3) können diesen Anforderungen nicht genügen, ebensowenig wie eine bewegte Lichtquelle aus einer oder mehreren Reihen von Lampen mit kegelförmigen Lichtbündeln (DDR WP 137 763).
Abgesehen von den in verschiedenen spitzen Winkeln auf die Kopierfläche auftreffenden Lichtstrahlen, kommt beim zuletzt genannten Vorschlag noch dazu, dass mit mehreren Punktleuchten eine gleichmässige Lichtstärkeverteilung auf der jeweils belichteten Teilfläche nicht im erwünschten Mass erreicht werden kann.
Nach einem anderen Vorschlag (EP 0 066 892 Al) erfolgt die Belichtung mit Hilfe einer Leuchtröhre, die sich über die ganze Breite der Kopierfläche erstreckt und quer zur Röhrenachse über die Kopierfläche bewegt wird. Auch in diesem Fall ist die allseitige Lichtstreuung, die mit einer allfälligen Schlitzblende nur in einer Hauptrichtung der Kopierfläche eingedämmt werden könnte, so gross, dass die für die eingangs erwähnte Anwendung verlangte Kopiergenauigkeit bei weitem nicht erreicht wird. Ausserdem ist die Lichtstärkeverteilung bei einer Leuchtröhre längs der Röhrenachse nicht genügend ausgeglichen.
In der Kopiertechnik ist es bekannt, für die Ganzflächenbelichtung kleinformatiger Kopierflächen (z.B. bis 200 x 200 mm) eine Lichtquelle mit kollimierter Lichtstrahlung zu verwenden, um eine hohe Kopiergenauigkeit zu erzielen.
Solche Lichtquellen sind mit über die ganze Lichtöffnung gleichmässiger Lichtstärke verfügbar und ermöglichen es daher, an jedem belichteten Punkt der Kopierfläche die gleiche Lichtenergie umzusetzen. Auf diese Weise lässt sich eine nahezu ideale Belichtung der Kopierfläche erzielen.
Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, das Problem einer gleichmässigen Belichtung grossformatiger Kopierflächen durch die Verwendung einer beweglichen Lichtquelle mit kollimierter Lichtstrahlung im Verfahren mit fortschreitender Teilflächenbelichtung zu lösen. Zu diesem Zweck wird die Lichtquelle mit konstanter Geschwindigkeit in den beiden Hauptrichtungen der Kopierfläche fortbewegt, bis die ganze Kopierfläche exponiert ist.
Das von der Lichtquelle auf der Kopierfläche erzeugte Leuchtfeld überstreicht dabei dieselbe in einer festgelegten Spur, deren Verlauf so zu wählen ist, dass in den Randzonen benachbarter Spuren keine Unter- oder Überbelichtung stattfindet, was dann eintreten würde, wenn sich benachbarte Spuren nicht ganz berühren bzw. überlappen. Um auch diesen Mangel zu vermeiden, ist eine sehr präzise Führung der beweglichen Lichtquelle erforderlich. Der dazu benötigte apparative Aufwand ist jedoch bei der geforderten hohen Genauigkeit erheblich, weshalb die Erfindung in dieser Beziehung einen anderen Weg vorschlägt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Lichtquelle mit kollimierter Lichtstrahlung erzeugtes Leuchtfeld die Kopierfläche in mehreren parallelen Spuren mit bestimmter Spurbreite überstreicht, wobei sich benachbarte Spuren in einer Randzone bestimmter Breite teilweise überlappen, und dass der zweimal durchlaufenen Randzone bei jedem Durchgang des Leuchtfeldes jeweils die Hälfte der für diese Zone erforderlichen Lichtenergie zugeführt wird.
Auf diese Weise ist eine gleichmässige Belichtung grossformatiger Kopierflächen gewährleistet. Durch die erfindungsgemässe Halbbelichtung der Randzonen wird ein fehlerfreier Übergang zwischen benachbarten Leuchtfeldspuren erreicht.
Die Anforderungen an die Genauigkeit der Führungsmittel für die bewegliche Lichtquelle sind weniger hoch, da keine scharfe Grenzlinie zwischen benachbarten Spuren eingehalten werden muss.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens unter Verwendung einer Lichtquelle mit kollimierter Lichtstrahlung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle eine Blende vorgesetzt ist, deren Öffnung einen mittleren, rechteckigen Flächenabschnitt und jeweils einen die Randzone bestimmenden Flächenabschnitt aufweist, wobei der letztere halb so gross ist wie ein gleich breiter Teil des mittleren Flächenabschnitts.
Vorzugsweise hat der die Randzone bestimmende Flächenabschnitt der Blendenöffnung die Form eines Dreiecks, dessen Basis die Seitenlänge des mittleren Flächenabschnitts und dessen Höhe die Randzonenbreite bildet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 und 2 Auf- und Grundriss eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitenden Kopiergerätes in schematischer Darstellung und
Fig. 3 und 4 zwei Varianten der für die Erzeugung der Leuchtfeldspuren zu verwendenden Blenden.
Das Kopiergerät nach den Fig. 1 und 2 besitzt ein Gehäuse 1, das an der Oberseite eine Glasplatte 2 aufweist, welche die maximale Kopierfläche 3 begrenzt. Auf der Glasplatte 2 befinden sich das die lichtempfindliche Schicht tragende Substrat 4 und darunter die Maske 5. Im Gehäuse list eine Lichtquelle 6 mit kollimierter Lichtstrahlung an sich bekannter Ausführung beweglich angeordnet, so dass sie in den beiden Hauptrichtungen der Kopierfläche 3 verschoben werden kann. Die dazu erforderlichen Antriebs- und Führungseinrichtungen sind an sich bekannt und hier nicht im einzelnen dargestellt. Die Anordnung ist dabei vorzugsweise so getroffen, dass die Achse 7 des von der Lichtquelle 6 erzeugten, nach oben gerichteten zylindrischen Strahlenbündels 8 die in Fig. 2 angedeutete mäanderförmige Bahn 9 beschreibt.
Das vom Strahlenbündel 8 auf der Kopierfläche 3 erzeugte Leuchtfeld wird begrenzt durch eine der Lichtquelle 6 vorgesetzte Blende 10.
Das Leuchtfeld überstreicht die Kopierfläche 3 in mehreren parallelen, im Beispiel nach den Fig. 3 und 4 in drei Spuren mit durch die Blendenöffnung bestimmter Spurbreite Bl, B2 bzw. B3, wobei sich benachbarte Spuren in einer Randzone 11 bestimmter Breite b teilweise überlappen. Diese Randzonen 11 werden beim Belichtungsvorgang jeweils zweimal vom Leuchtfeld durchlaufen. Durch geeignete Formgebung der Blendenöffnung wird nun erreicht, dass jede der Randzonen 11 bei jedem Durchgang des Leuchtfeldes jeweils die Hälfte der für diese Zone erforderlichen Lichtenergie zugeführt wird.
Zu diesem Zweck ist für jeden Durchgang des Leuchtfeldes eine Blende vorgesehen, deren Öffnung einen mittleren, rechteckigen Flächenabschnitt 12 und jeweils einen die Randzone bestimmenden Flächenabschnitt 13 aufweist, wobei der letztere halb so gross ist wie ein gleich breiter Teil des mittleren Flächenabschnittes 12. Im vorliegenden Beispiel hat der die Randzone 11 bestimmende Flächenabschnitt 13 die Form eines Dreiecks, dessen Basis die Seitenlänge 1 des mittleren Flächenabschnitts 12 und dessen Höhe die Randzonenbreite b bildet.
Gemäss Fig. 3 können für die Durchführung des Verfahrens der Lichtquelle 6 austauschbare Blenden mit unterschiedlicher Form der Blendenöffnung zugeordnet sein.
Dabei ist für die Erzeugung der am Rande der Kopierfläche 3 verlaufenden Leuchtfeldspuren (B 1, B3) je eine Blendenöffnung mit nur einem, vom Kopierflächenrand weg weisenden dreieckigen Flächenabschnitt 13, für die Erzeugung der dazwischen verlaufenden Leuchtfeldspur (B2) dagegen eine Blendenöffnung mit beidseitig an den mittleren Flächenabschnitt 12 angrenzenden dreieckigen Flächenabschnitten 13 vorgesehen. In diesem Fall bestimmen einzig die von der Lichtquelle 6 mitgeführten Blenden 10 die äusseren Grenzen der Randspuren des Leuchtfeldes.
Im Gegensatz dazu kann auch eine einzige Blende vorgesehen sein, welche der Lichtquelle 6 fest zugeordnet ist und welche beidseitig des mittleren Flächenabschnitts 12 der Blendenöffnung je einen dreieckigen Flächenabschnitt 13 aufweist. Zur seitlichen Spurbegrenzung sind in diesem Fall gegenüberliegende Ränder der Kopierfläche 3 markierende Blenden 14 fest angeordnet, welche beim Durchgang des Leuchtfeldes längs dieser Kopierfeidränder den jeweils randseitigen dreieckigen Flächenabschnitt 13 der Blendenöffnung abdecken. Bei dieser Ausführung kann alsa eine einzige Blende vor der Lichtquelle für den ganzen Belichtungsvorgang dienen; ein Blendenaustausch wie bei der Ausführung nach Fig. 3 ist nicht erforderlich.
DESCRIPTION
The invention relates to a method for the uniform exposure of a copying surface with the aid of a movable light source with a limited light field that sweeps over the copying surface. Methods of this type are primarily used when copying large-area substrates, for example for the photochemical production of large-format printed circuit boards or masks for the production of shadow masks for color television tubes.
In the field of application mentioned, the task consists in particular in large-format, e.g. Reproduce 800 x 1200 mm templates with absolute copy fidelity in both main directions and within line width tolerances in the um range. The requirement for uniform exposure of the entire copying area is of particular importance.
Full-surface exposure, in which the entire copying surface is exposed at once, presents too many difficulties with large-format copying surfaces due to the lack of a suitable light source. Since, for economic reasons, only light sources with a conical light beam are used for such an exposure process, the distance between the light source and the copying surface must be relatively large so that the copying surface is illuminated as a whole, but this leads to voluminous copying arrangements.
In addition, the mask must be firmly pressed onto the substrate carrying the light-sensitive layer in order to avoid parallax errors. A known exposure device of this type is e.g. described in DE-OS 3 243 144.
Pressing the mask and substrate together creates a risk of damage to the light-sensitive layer, which can result in etching errors and damage to the mask surface.
For these reasons, a process with progressive partial area exposure is preferred to the whole area exposure for the exposure of large-format copying areas.
The above-mentioned disadvantages of full-surface exposure can only be avoided with progressive partial-surface exposure if the movable light source is one with collimated light radiation, i.e. is used with a cylindrical light beam and the axis of the light beam is directed perpendicular to the copy surface in each phase of the exposure. Known exposure methods with a fixed light source, which produces moving, linear or fan-shaped bundles of rays by beam deflection (DE 3 109 597 C2, EP 0 083 394 A3), cannot meet these requirements, just as little as a moving light source from one or more rows of lamps with a conical shape Beams of light (GDR WP 137 763).
Apart from the light rays hitting the copying surface at different acute angles, the last-mentioned proposal also means that with several point lights, a uniform light intensity distribution on the respective exposed partial area cannot be achieved to the desired extent.
According to another proposal (EP 0 066 892 A1), the exposure is carried out with the aid of a fluorescent tube which extends over the entire width of the copy surface and is moved across the copy surface transversely to the tube axis. In this case, too, the all-round light scattering, which could be contained with a possible slit diaphragm only in one main direction of the copying surface, is so great that the copying accuracy required for the aforementioned application is far from being achieved. In addition, the luminous intensity distribution in a fluorescent tube along the tube axis is not sufficiently balanced.
In copying technology, it is known to use a light source with collimated light radiation for the full-surface exposure of small-format copying surfaces (e.g. up to 200 x 200 mm) in order to achieve high copying accuracy.
Such light sources are available with uniform light intensity over the entire light opening and therefore make it possible to convert the same light energy at every exposed point on the copying surface. In this way, an almost ideal exposure of the copy surface can be achieved.
The invention is based on the idea of solving the problem of uniform exposure of large-format copying surfaces by using a movable light source with collimated light radiation in the process with progressive partial surface exposure. For this purpose, the light source is moved at a constant speed in the two main directions of the copy surface until the entire copy surface is exposed.
The light field generated by the light source on the copying surface sweeps over it in a defined track, the course of which is to be selected such that no underexposure or overexposure takes place in the edge zones of adjacent tracks, which would occur if neighboring tracks did not touch each other completely or overlap. In order to avoid this deficiency, very precise guidance of the movable light source is required. The equipment required for this, however, is considerable given the high accuracy required, which is why the invention proposes a different route in this regard.
The method according to the invention is characterized in that a luminous field generated by a light source with collimated light radiation sweeps over the copying surface in several parallel tracks with a certain track width, whereby adjacent tracks partially overlap in a border zone of a certain width, and that the border zone which has been passed through twice with each pass of the Half of the light energy required for this zone is supplied to the light field.
In this way, uniform exposure of large-format copy surfaces is guaranteed. The half exposure of the edge zones according to the invention achieves an error-free transition between adjacent light field tracks.
The requirements for the accuracy of the guide means for the movable light source are less stringent since there is no need to maintain a sharp boundary line between adjacent tracks.
The invention also relates to a device for carrying out this method using a light source with collimated light radiation. It is characterized in that the light source is preceded by an aperture, the opening of which has a central, rectangular surface section and in each case a surface section which defines the edge zone, the latter being half the size of an equally wide part of the central surface section.
The surface section of the diaphragm opening which defines the edge zone preferably has the shape of a triangle, the base of which forms the side length of the central surface section and the height of which forms the edge zone width.
Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. In the drawing:
1 and 2 plan and plan view of a copying machine working according to the inventive method in a schematic representation and
3 and 4 two variants of the diaphragms to be used for generating the light field traces.
1 and 2 has a housing 1 which has a glass plate 2 on the top, which limits the maximum copying area 3. On the glass plate 2 there is the substrate 4 carrying the light-sensitive layer and the mask 5 underneath. A light source 6 with collimated light radiation of a known design is movably arranged in the housing so that it can be moved in the two main directions of the copying surface 3. The drive and guide devices required for this are known per se and are not shown in detail here. The arrangement is preferably such that the axis 7 of the upward-directed cylindrical beam 8 generated by the light source 6 describes the meandering path 9 indicated in FIG. 2.
The light field generated by the beam 8 on the copying surface 3 is limited by an aperture 10 placed in front of the light source 6.
The illuminated area sweeps over the copying surface 3 in a plurality of parallel tracks, in the example according to FIGS. 3 and 4, in three tracks with track widths B1, B2 and B3 determined by the aperture opening, with adjacent tracks partially overlapping in an edge zone 11 of certain width b. These edge zones 11 are traversed twice by the light field during the exposure process. By suitable shaping of the aperture, it is now achieved that each of the edge zones 11 is supplied with half of the light energy required for this zone each time the illuminated field is passed.
For this purpose, a diaphragm is provided for each passage of the light field, the opening of which has a central, rectangular surface section 12 and in each case a surface section 13 defining the edge zone, the latter being half the size of an equally wide part of the central surface section 12. In the present case For example, the surface section 13 defining the edge zone 11 has the shape of a triangle, the base of which forms the side length 1 of the central surface section 12 and the height of which forms the edge zone width b.
3, replaceable diaphragms with different shapes of the diaphragm opening can be assigned to the light source 6 for carrying out the method.
For the generation of the traces of the illuminated field (B 1, B3) running on the edge of the copying surface 3, there is in each case one aperture with only one triangular surface section 13 pointing away from the edge of the copying surface, for the generation of the tracing field (B2) running in between, however, an aperture with both sides the triangular surface sections 13 adjoining the middle surface section 12. In this case, only the diaphragms 10 carried by the light source 6 determine the outer limits of the marginal traces of the luminous field.
In contrast to this, a single screen can also be provided, which is permanently assigned to the light source 6 and which has a triangular area section 13 on both sides of the central area section 12 of the aperture. In this case, opposite edges of the copying surface 3 are marked diaphragms 14, which cover the lateral track delimitation and which cover the respective triangular surface section 13 of the aperture opening when the light field passes along these copying field edges. In this embodiment, a single aperture in front of the light source can be used for the entire exposure process; an aperture replacement as in the embodiment according to FIG. 3 is not necessary.