JP2001305454A - 走査式描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の走査部により描画された画像同士が正
確につながるように描画を行う走査式描画装置を、提供
する。 【解決手段】 被描画体１１が副走査方向にスライドし
た状態で、各走査部３０，４０が描画光束を主走査方向
に描画させてゆくと、被描画体１１上には、各走査部３
０，４０に対応した描線が描かれる。一方の走査部３０
により描かれた各描線は、他方の走査部４０により描か
れた各描線のうちの対応するものと同一直線上に描かれ
る。各走査部同士が、副走査方向にずれた状態で配置さ
れていても、このずれ量Δや各ポリゴナルミラー３１，
４１の位相差φが所定の値に設定されることにより、一
方の走査部３０により描画された画像と、他方の走査部
４０により描画された画像とは、正確につながれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源から発
せられるレーザ光を走査して被描画体上に描画パターン
を照射する走査式描画装置に、関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プリント基板や半導体素子を
製造する際に、配線等の描画パターンを被描画体である
基板上に直接記録するために、例えばダイレクトイメー
ジャーやレーザフォトプロッタ等の走査式描画装置が、
使用されている。これらの走査式描画装置は、その光源
から発せられるレーザ光を変調器で変調してポリゴナル
ミラーで偏向走査することにより、感光層が形成された
基板等の被描画体上に、直接描画パターンを描く。

【０００３】最近では、より広い描画領域を高速かつ高
精細に描画できる走査式描画装置が要請されている。こ
の要請を実現するため、主走査方向に沿って縦列に配列
された一対の走査部を備えた走査式描画装置が、提案さ
れている。この走査式描画装置における各走査部は、被
描画体上において仮想的に二分割された一対の領域に対
して、夫々レーザビームを同時に走査させることによ
り、広い描画領域を一度に描画するのである。即ち、被
描画体上の各領域は、対応する各走査部により夫々描画
されて、いわゆるつなぎ描画がなされることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなつなぎ描画方式の走査式描画装置では、被描画体上
における各領域は、互いに異なる走査部により夫々描画
されるため、各領域に描画された画像同士が正しくつな
がらないことにより、各領域同士の境界部分におけるい
わゆるつなぎ目が目立ってしまうという問題がある。こ
のように、各領域に描画された画像同士が正しくつなが
らないと、走査式描画装置は、被描画体の全域に対して
単一の高精細な画像を描画することができない。

【０００５】そこで、被走査体上における各領域に描画
された画像同士が正確につながれるように描画を行う走
査式描画装置を提供することを、本発明の課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による走査式描画
装置は、上記課題を解決するために、以下のような構成
を採用した。

【０００７】即ち、この走査式描画装置は、光源部と、
この光源部から射出された光束を偏向する偏向器，及
び，この偏向器により偏向された光束を描画光束として
集光して被描画体上に所定の主走査方向に平行な走査線
を形成する結像光学系を有する走査部と、前記被描画体
を、該被描画体の表面に沿って前記主走査方向と所定の
角度をなした副走査方向に移動させる移動部とを備えた
走査式描画装置であって、前記結像光学系は、テレセン
トリックなｆθ光学系であり、前記走査部を複数備え、
これら各走査部は、夫々、互いに平行な走査線を形成す
るように配置されるとともに、その結像光学系の光軸と
前記被描画体との交点同士が互いに主走査方向に所定の
間隔をあけ且つ副走査方向に所定のずれ量だけずれた状
態になるように、配置されており、これら各走査部は、
前記移動部が前記被描画体を副走査方向へ移動させてい
る間に、描画光束を所定の速度で夫々走査させることに
より、前記被描画体上において主走査方向に対して傾い
た複数の描線を、隣接する他の走査部により描画された
各描線のうちの所定の関係により対応するものと同一直
線上に描画することを特徴とする。

【０００８】このように構成されると、各走査部は、該
走査部に隣接する走査部に対して予め設定された所定の
ずれ量だけ互いにずらされて配置されているため、移動
部が被描画体を副走査方向へ移動させた状態において、
これら各走査部が描画光束を夫々走査させてゆくと、被
描画体上には、各走査部毎に複数の描線が描画されてゆ
く。これら各走査部により描画された各描線は、隣接す
る他の走査部により描画された描線と一直線上に描かれ
る。

【０００９】なお、前記各走査部は、該走査部により描
画される描線が、隣接する他の走査部により描画される
描線と一部重複するように、配置されていてもよい。ま
た、これら各走査部は、２つでもよく３つ以上でもよ
い。さらに、光源部は、光源及び変調器等から構成され
ていてもよく、レーザダイオード等により構成されてい
てもよい。

【００１０】この走査式描画装置において、被描画体上
に描画された描線の副走査方向における間隙をｐとし、
前記被描画体上における各描画光束の主走査方向への走
査速度をｖ_yとし、前記被描画体の副走査方向への移動
速度をｖ_zとし、前記各交点同士の主走査方向における
間隔をｄとし、これら各交点同士の副走査方向における
ずれ量をΔとし、ｋを所定の整数とした場合、 Δ＝−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、前記各走査部の偏向器の位相差φラジアン
（−２π＜φ＜２π）を、 φ＝２π｛−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｐ−Δ｝／ｐ とすればよい。

【００１１】そして、前記光源部は、複数のビームを同
時に射出するマルチビーム光源であり、前記各走査部
は、前記光源部から射出されたｎ本のビームを同時に走
査して前記被描画体上に副走査方向に対して垂直に並ん
だ複数の走査線を夫々形成する場合、 Δ＝−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｎ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π｛−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｎ・ｐ−Δ｝／（ｎ
・ｐ） とすればよい。

【００１２】また、前記各走査部の偏向器は、ｍ面の側
面が光束を偏向する反射面として形成された正角柱状の
ポリゴナルミラーであり、前記各走査部は、前記被描画
体上に副走査方向に対して垂直な走査線を形成する場
合、 Δ＝−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π｛−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｐ−Δ｝／（ｍ
・ｐ） とすればよい。

【００１３】さらに、前記の如く、各光源部がｎ本のレ
ーザビームを同時に走査するとともに、前記偏向器がｍ
面のポリゴナルミラーである場合、 Δ＝−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｎ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π｛−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｎ・ｐ−Δ｝／
（ｍ・ｎ・ｐ） とすればよい。

【００１４】また、前記各走査部は、前記被描画体上に
おいて副走査方向に対して垂直な方向の描線を描画する
ように、その走査線が当該被描画体上における副走査方
向に対して垂直な方向から夫々傾けられていてもよい。

【００１５】なお、この場合には、 Δ＝ｋ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π（ｋ・ｐ−Δ）／ｐ とすればよい。

【００１６】さらに、各光源部がｎ本のレーザビームを
同時に走査するときには、 Δ＝ｋ・ｎ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π（ｋ・ｎ・ｐ−Δ）／（ｎ・ｐ） とすればよい。

【００１７】また、前記偏向器がｍ面のポリゴナルミラ
ーである場合、 Δ＝ｋ・ｍ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π（ｋ・ｍ・ｐ−Δ）／（ｍ・ｐ） とすればよい。

【００１８】さらに、前記の如く、各光源部がｎ本のレ
ーザビームを同時に走査するとともに、前記偏向器がｍ
面のポリゴナルミラーである場合、 Δ＝ｋ・ｍ・ｎ・ｐ であってもよい。但し、Δがこの条件を満たしていない
ときには、 φ＝２π（ｋ・ｍ・ｎ・ｐ−Δ）／（ｍ・ｎ・ｐ） とすればよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について説明する。

【００２０】＜第１実施形態＞図１は、本実施形態の走
査式描画装置の概略構成を示す斜視図である。この図１
に示されるように、走査式描画装置は、描画テーブル１
０，光源２１，光分岐素子２２，一対の変調器２３，２
４，及び，一対の走査部３０，４０を、備えている。描
画テーブル１０は、その表面における矩形状のエリアに
被描画体１１を載置固定するとともに、図示せぬ基台上
において所定の方向にスライド可能に設けられている。
なお、この描画テーブル１０のスライド方向は、被描画
体１１を含む平面に対して平行に設定されている。この
スライド方向は、副走査方向に相当し、図１においてＺ
方向として示されている。

【００２１】この描画テーブル１０の上方には、図示せ
ぬ光学台が配置されている。この光学台は、図示せぬ支
持構造により基台上に支持固定されており、光源２１，
光分岐素子２２，各変調器２３，２４，及び，各走査部
３０，４０を、固定している。光源２１は、例えば、ア
ルゴンレーザ発生器等によりなる。そして、光源２１か
ら発したレーザビームは、図示せぬミラー及びビーム径
調整光学系等により導かれて、光学台上の光分岐素子２
２に入射する。

【００２２】この光分岐素子２２は、偏向ビームスプリ
ッタによりなり、入射したレーザビームを反射光及び透
過光に二分して射出する。この光分岐素子２２により反
射されたレーザビームは、第１の変調器２３に入射し、
当該光分岐素子２２を透過したレーザビームは、第２の
変調器２４に入射する。これら各変調器２３，２４は、
音響光学変調素子を有し、入射したレーザビームを透過
又は遮断（ＯＮ／ＯＦＦ）させることができる。なお、
光源２１及び各変調器２３，２４は、光源部に相当す
る。

【００２３】一方の変調器２３から射出されたレーザビ
ームは、一対のミラー２５，２６により順次反射され
て、一方の走査部３０へ向う。他方の変調器２４から射
出されたレーザビームは、一対のミラー２７，２８によ
り順次反射されて、他方の走査部４０へ向う。

【００２４】第１の走査部３０は、偏向器としてのポリ
ゴナルミラー３１，ｆθレンズ群３２，及びミラー３３
を、有している。ポリゴナルミラー３１は、正多角柱状
の外形を有し、その各側面が反射面として形成されてい
る。そして、このポリゴナルミラー３１は、その中心軸
を中心として回転可能に軸支されており、図１における
反時計方向に等速回転することにより、ミラー２６によ
り反射された一方のレーザビームを偏向する。

【００２５】ｆθレンズ群３２は、ミラー３３を挟んで
配置された前方レンズ３２１と後方レンズ３２２により
なる。なお、前方レンズ３２１の光軸及び後方レンズ３
２２の光軸は、夫々、被描画体１１に対して垂直かつ図
１のＺ方向に平行な所定の平面内に、配置されている。
さらに、後方レンズ３２２の光軸は、被描画体１１に対
して垂直に向けて配置されている。このｆθレンズ群３
２は、結像光学系に相当する。

【００２６】そして、ポリゴナルミラー３１により偏向
されたレーザビームは、前方レンズ３２１を透過してミ
ラー３３により反射され、後方レンズ３２２へ向う。こ
の後方レンズ３２２に入射したレーザビームは、そのビ
ーム軸を被描画体１１に対して垂直に向けて当該被描画
体１１へと射出される。そして、この後方レンズ３２２
から射出されたレーザビームは、被描画体１１上に結像
してスポットを形成する。

【００２７】なお、ポリゴナルミラー３１が等速回転す
ると、被描画体１１上のスポットは、当該被描画体１１
上において、図１におけるＺ方向に対して垂直な主走査
方向（Ｙ方向）に対して平行に等速移動してゆき、この
主走査方向に対して平行な仮想的な線分である第１の走
査線Ｓ１を形成する。なお、走査部３０におけるｆθレ
ンズ群３２の光軸と被描画体１１とが交わる位置が、走
査線Ｓ１の中点に相当する。また、ｆθレンズ群３２の
後方レンズ３２２は、常に、レーザビームを被描画体１
１に対して垂直に向けて射出する。即ち、このｆθレン
ズ群３２は、テレセントリックなｆθ光学系になってい
る。

【００２８】第２の走査部４０は、第１の走査部３０と
同様の構成であり、偏向器としてのポリゴナルミラー４
１，前方レンズ４２１と後方レンズ４２２とからなるｆ
θレンズ群４２，及びミラー４３を、有している。

【００２９】そして、ポリゴナルミラー４１により偏向
された他方のレーザビームは、前方レンズ４２１に入射
し、ミラー４３により反射されて後方レンズ４２２に入
射する。この後方レンズ４２２は、入射したレーザビー
ムを被描画体１１上において結像させることにより、ス
ポットを形成する。なお、ポリゴナルミラー４１が等速
回転すると、被描画体１１上のスポットは、当該被描画
体１１上において、図１のＺ方向（副走査方向）に対し
て垂直な主走査方向に対して平行に等速移動してゆき、
この主走査方向に対して平行な仮想的な線分である第２
の走査線Ｓ２を形成する。なお、走査部４０におけるｆ
θレンズ群４２の光軸と被描画体１１とが交わる位置
が、走査線Ｓ２の中点に相当する。

【００３０】また、ｆθレンズ群４２の後方レンズ４２
２は、常に、レーザビームを被描画体１１に対して垂直
に射出する。即ち、このｆθレンズ群４２は、テレセン
トリックなｆθ光学系になっている。

【００３１】このように、各走査部３０，４０における
ｆθレンズ群３２，４２は、夫々、テレセントリックな
光学系になっているので、各走査線Ｓ１，Ｓ２を同一直
線上に並べようとすると、各ｆθレンズ群３２，４２に
おける後方レンズ３２２，４２２同士は、物理的に干渉
してしまう。このため、後述するように、各後方レンズ
３２２，４２２は、互いに副走査方向に所定のずれ量だ
けずらされた配置になっている。従って、両走査線Ｓ
１，Ｓ２は、互いに平行であるものの同一直線上に配置
されてはいない。

【００３２】なお、各走査部３０，４０におけるｆθレ
ンズ群３２，４２の光軸同士は、主走査方向に関しても
互いに所定の間隔をあけて配置されている。即ち、各ｆ
θレンズ群３２，４２の光軸同士は、互いに図１におけ
るＹ方向に関して所定の間隔をあけて配置されている。

【００３３】そして、被描画体１１における副走査方向
に平行な中心軸，及び，この被描画体１１上における当
該中心軸によって分割された一対の矩形部分を想定する
と、一方の走査線Ｓ１は、主に一方の矩形部分上に配置
され、他方の走査線Ｓ２は、主に他方の矩形部分上に配
置されている。但し、一方の走査線Ｓ１の一部は、他方
の矩形部分上にはみ出しており、他方の走査線Ｓ２の一
部は、一方の矩形部分上にはみ出している。

【００３４】図２は、この走査式描画装置の制御系を示
す概略図である。この図２に示されるように、走査式描
画装置は、各ポリゴナルミラー３１，４１に夫々連結さ
れた一対のポリゴンモータ３５，４５，及び，描画テー
ブル１０に連結されたテーブル駆動部１２を、備えてい
る。なお、これら描画テーブル１０及びテーブル駆動部
１２は、移動部に相当する。さらに、この走査式描画装
置は、これら各ポリゴンモータ３５，４５，テーブル駆
動部１２，及び，各変調器２３，２４に夫々接続された
制御部５０を、備えている。

【００３５】この制御部５０は、各ポリゴンモータ３
５，４５を制御して、各ポリゴナルミラー３１，４１
を、互いに同期させて図１における反時計方向に夫々等
速回転させる。また、制御部５０は、テーブル駆動部１
２を制御して、描画テーブル１０を所定の速度で副走査
方向に等速移動させる。さらに、制御部５０は、描画デ
ータに従って各変調器２３，２４を個別にＯＮ／ＯＦＦ
制御する。

【００３６】なお、各走査部３０、４０は、各走査線Ｓ
１、Ｓ２に沿ってレーザビームを夫々走査させるが、こ
のとき、描画テーブル１０も等速移動しているので、図
１に示されるように、実際に被描画体１１上に描画され
る描線Ｌは、主走査方向に対して僅かに傾いた線分にな
る。

【００３７】そして、被描画体１１上において、第１の
走査部３０により描画される矩形状の領域が第１領域Ｄ
１であり、第２の走査部４０により描画される矩形状の
領域が第２領域Ｄ２である。なお、これら両領域Ｄ１，
Ｄ２は、その縁辺近傍を互いに重ね合わせている。即
ち、これら両領域Ｄ１，Ｄ２によりなる広いエリアが、
いわゆるつなぎ描画されることになる。

【００３８】なお、各走査部３０，４０は、夫々、マル
チビーム走査光学系であってもよい。即ち、この走査式
描画装置は、光分岐素子２２と各変調器２３，２４との
間に配置された一対の図示せぬビームセパレータを備え
るとともに、各変調器２３，２４は、各ビームセパレー
タにより夫々分割された複数のレーザビームを個別に変
調するマルチチャネル変調器であってもよい。

【００３９】この場合、被描画体１１上には、第１の走
査部３０により、主走査方向に対して平行な複数の走査
線Ｓ１が夫々形成され、第２の走査部４０により、主走
査方向に対して平行な複数の走査線Ｓ２が夫々形成され
る。以下、各走査部３０，４０がマルチビーム走査光学
系である場合の例により、この走査式描画装置につい
て、さらに説明する。

【００４０】図３は、被描画体上の描線を模式的に示す
図である。この図３では、図示の都合上、各走査部３
０，４０毎に同時に走査されるレーザビームの本数（チ
ャネル数）ｎをｎ＝４とし、そのポリゴナルミラー３
１，４１の面数ｍをｍ＝５とした場合の例が、示されて
いる。

【００４１】第１の走査部３０は、４つのスポットＰ１
１〜Ｐ１４を、夫々、等間隔に配置された４本の走査線
に沿って移動させる。このとき、描画テーブル１０は、
図３のＺ方向（副走査方向）における正の向きに等速移
動しているので、これら各スポットＰ１１〜Ｐ１４は、
夫々、図３のＹ方向（主走査方向）に対して僅かに傾い
た４つの描線Ｌ１１〜Ｌ１４を描くことになる。

【００４２】なお、走査線に沿った各スポットＰ１１〜
Ｐ１４の移動速度をｖ_y[mm/s]とし、描画テーブル１０
の移動速度をｖ_z[mm/s]とすると、２次元直交座標系で
あるＹ−Ｚ座標系による各描線Ｌ１１〜Ｌ１４の傾き
は、−ｖ_z／ｖ_yになる。

【００４３】そして、ポリゴナルミラー３１の一反射面
による走査により各描線Ｌ１１〜Ｌ１４が同時描画され
た後に、このポリゴナルミラー３１における次の反射面
による走査が開始されて、各描線Ｌ１１〜Ｌ１４の図３
における直上に破線で示された４本の描線が同時描画さ
れることになる。

【００４４】なお、ポリゴナルミラー３１の各反射面に
乃至の番号を走査順に付し、各描線Ｌ１１〜Ｌ１４
が反射面による走査の結果描画されたとすると、これ
ら各描線Ｌ１１〜Ｌ１４の図３における直上に破線で示
された４本の描線は、次の反射面による走査で描画さ
れることになる。そして、図３には、反射面乃至反射
面による走査で描画されるべき各描線が順次示され、
さらに、元の反射面による次の走査で描画されるべき
各描線が示されている。これら各描線と相隣接する他の
描線との図３のＺ方向における間隙は、全て同じ値ｐ[m
m]になっている。

【００４５】同様に、第２の走査部４０は、４つのスポ
ットＰ２１〜Ｐ２４を、夫々、等間隔に配置された４本
の走査線に沿って移動させる。このとき、描画テーブル
１０は、図３のＺ方向（副走査方向）における正の向き
に等速移動しているので、これら各スポットＰ２１〜Ｐ
２４は、夫々、図３のＹ方向（主走査方向）に対して僅
かに傾いた４つの描線Ｌ２１〜Ｌ２４を描くことにな
る。なお、Ｙ−Ｚ座標系による各描線Ｌ２１〜Ｌ２４の
傾きは、−ｖ_z／ｖ_yになる。

【００４６】なお、ポリゴナルミラー３１の各反射面に
’乃至’の番号を走査順に付し、各描線Ｌ１１〜Ｌ
１４が反射面’による走査の結果描画されたとする
と、これら各描線Ｌ１１〜Ｌ１４の図３における直下に
破線で示された４本の描線は、前の反射面’による走
査で描画された各描線に相当する。そして、図３には、
反射面’による前回の走査により描画された描線まで
が図示されている。これら各描線と相隣接する他の描線
との図３におけるＺ方向の間隙は、全て同じ値ｐ[mm]に
なっている。

【００４７】そして、一方の走査部３０により描画され
る描線Ｌ１１〜Ｌ１４と、他方の走査部４０により描画
される描線Ｌ２１〜Ｌ２４とが、互いにつながるために
は、以下の条件が成立していなければならない。即ち、
各走査部３０，４０におけるｆθレンズ群３２，４２の
光軸が夫々被描画体１１と交わる交点同士の主走査方向
における間隔をｄ[mm]とすると、一方側の各スポットＬ
１１〜Ｌ１４と他方側の各スポットＬ２１〜Ｌ２４と
が、夫々、−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）だけずれているという条
件が成立していなければならない。

【００４８】しかし、ある時点において、一方の走査部
３０により描画中の各描線Ｌ１１〜Ｌ１４と、他方の走
査部４０により描画中の各描線Ｌ２１〜Ｌ２４とが、つ
ながっていなくとも、これら各走査部３０，４０が以下
のように設定されることにより、一方の走査部３０によ
り描画された各描線と、他方の走査部４０により描画さ
れた各描線とは、結果的に正確につながるのである。例
えば、ある時点において、一方の走査部３０により描画
されている各描線Ｌ１１〜Ｌ１４は、他方の走査部４０
により既に描画された各描線と夫々つながればよいので
ある。

【００４９】このため、各走査部３０，４０におけるｆ
θレンズ群３２，４２は、副走査方向に以下に説明する
ずれ量Δだけ互いにずらされて配置されていればよい。
図３に示された例では、一方のｆθレンズ群３２に対し
て、他方のｆθレンズ群４２は、図３における上方へず
らされている。この場合、一方の走査部３０による走査
線に対して、他方の走査部４０による走査線は、図３の
Ｚ方向にずれ量Δだけずらされた状態になる。なお、図
３のＺ方向における正の向きは、矢印の向き（図３の下
向き）になっているので、Δは、負の値になっている。
そして、このずれ量Δは、 Δ＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｐ （ｋ：整数） …（１） になっていればよい。

【００５０】但し、各走査部３０，４０が夫々マルチビ
ーム走査光学系である場合には、一方のビームセパレー
タから射出されて変調器２３に入射する各レーザビーム
と、他方のビームセパレータから射出されて変調器２４
に入射する各レーザビームとを、これら各ビームセパレ
ータ及び各変調器２３，２４のチャネル毎に対応させた
ほうがよい。

【００５１】即ち、各スポットＰ１１〜Ｐ１４を夫々形
成する各レーザビームの性質は、僅かながら互いに異な
ってしまうことがあり、同様に、各スポットＰ２１〜Ｐ
２４を形成するレーザビームの性質も、僅かながら互い
に異なってしまうことがある。このため、一方の走査部
３０による各描線と他方の走査部４０による各描線のう
ち、互いにつながれる描線同士は、同一チャネルに対応
したレーザビームにより描画されることが望ましい。

【００５２】即ち、ずれ量Δは、各走査部３０，４０に
おけるチャネル数（レーザビームの本数）ｎを考慮し
て、 Δ＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｎ・ｐ …（２） であることが望ましいのである。

【００５３】また、偏向器としてポリゴナルミラー３
１，４１が利用されている場合には、以下の点が考慮さ
れるとよい。一般に、ポリゴナルミラーは、その各反射
面が同形状になるとともに所定の設計位置及び姿勢をと
るように、高精度に加工されている。しかし、実際の製
品においては、各反射面毎にその形状，位置及び姿勢
に、不可避的な加工誤差が生じてしまう。但し、同一ロ
ットとして製造された複数のポリゴナルミラーにおいて
は、対応する各反射面毎の加工誤差が似通っていること
が多い。

【００５４】このため、一方の走査部３０による各描線
と他方の走査部４０による各描線のうち、互いにつなが
れる描線同士は、各ポリゴナルミラー３１，４１におけ
る同一反射面に対応したレーザビームにより描画される
ことが望ましい。

【００５５】即ち、ずれ量Δは、各走査部３０，４０に
おけるポリゴナルミラー３１，４１の面数ｍを考慮し
て、 Δ＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｐ …（３） であることが望ましいのである。

【００５６】さらに、これら互いにつながれる両描線同
士が、各走査部３０，４０における同一チャネルに対応
するとともに各ポリゴナルミラー３１，４１における同
一反射面に対応したレーザビームにより描画されるよう
にするためには、ずれ量Δは、 Δ＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｎ・ｐ … （４） になっていればよい。なお、図３には、ずれ量Δが式
（４）を満たした場合の例が、示されている。この図３
の例では、式（４）において、ｎ＝４，ｍ＝５，ｋ＝−
１になっている。

【００５７】このように、ずれ量Δが式（４）を満たす
ように、各走査部３０，４０が夫々配置されていると、
一方の走査部３０により描画された各描線，及び，他方
の走査部４０により描画された各描線のうち、互いにつ
ながった一対の描線は、各走査部３０，４０における同
一チャネルのレーザビームにより、描画されることにな
る。さらに、互いにつながったこれら両描線は、各走査
部３０，４０におけるポリゴナルミラー３１，４１にお
ける同一の反射面により、描画されることになる。

【００５８】このため、これら両描線は、そのつなぎ目
がほとんど目立たない状態で、つながれることになる。
従って、両描画領域Ｄ１，Ｄ２は、一体につながれて一
つの広い描画エリアを構成することになる。即ち、この
走査式描画装置は、被描画体１１上における広い描画エ
リアに対して、高精細画像を高速に描画することができ
る。

【００５９】＜第２実施形態＞本実施形態は、上記第１
実施形態による走査式描画装置の構成において、各ポリ
ゴナルミラー３１，４１の位相を互いにずらすことによ
り、ずれ量Δを調整した点を、特徴としている。

【００６０】上記第１実施形態において説明したよう
に、各走査部３０，４０により描画された各描線同士が
正確につながるためには、ずれ量Δは、式（１）を満た
していなければならない。以下、このずれ量Δの理想的
な値を特にΔ_idealとする。即ち、Δ_idealは、 Δ_ideal＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｐ である。

【００６１】しかし、実際のずれ量Δは、各走査部３
０，４０の配置により決定されるので、これら各走査光
学装置３０，４０の配置における機械的制約等により、
厳密にΔ_idealと一致させることが難しい場合がある。
また、設置時の誤差により、実際のずれ量ΔがΔ_ideal
に厳密に一致しないことがある。

【００６２】このような場合、以下に説明するように、
各走査部３０，４０は、そのポリゴナルミラー３１，４
１の位相を互いにずらすことにより、実際のずれ量Δが
Δ_{id eal}に厳密に一致した場合と同様に、描画を行うこ
とができる。

【００６３】図４は、本実施形態の説明図であり、被描
画体１１上の描線を模式的に示している。この図４にお
ける符号は、図３における符号と同様であるが、図４に
は、４つのスポット位置Ｐ２１’〜Ｐ２４’が、さらに
示されている。

【００６４】なお、この図４において、各スポット位置
Ｐ２１〜Ｐ２４は、両ポリゴナルミラー３１，４１同士
が完全に同期して回転する場合のスポット位置を仮想的
に示している。これに対し、各スポット位置Ｐ２１’〜
Ｐ２４’は、一方のポリゴナルミラー３１に対して他方
のポリゴナルミラー４１が位相差φ（ラジアン）だけ位
相遅れした状態で、これら各ポリゴナルミラー３１，４
１が等速回転した場合における実際のスポット位置を示
している。この位相差φは、δ＝Δ_ideal−Δとして、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／ｐ｝＝２πδ／ｐ …（５） に設定されている。なお、Δ_ideal算出の際に用いられ
るｋの値は、位相差φの絶対値が２πを超えないような
適当な値が選択されればよい。

【００６５】なお、各走査部３０，４０がマルチビーム
走査光学系である場合には、第１実施形態における式
（２）に対応させて、Δ_idealは、 Δ_ideal＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｎ・ｐ であることが望ましい。

【００６６】この場合、位相差φは、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／（ｎ・ｐ）｝＝２πδ／（ｎ・ｐ）…（６） に設定されるとよい。

【００６７】また、各走査部３０，４０のポリゴナルミ
ラー３１，４１における反射面同士の対応を考慮する
と、第１実施形態における式（３）に対応させて、Δ
_idealは、 Δ_ideal＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｐ であることが望ましい。

【００６８】この場合、位相差φは、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／（ｍ・ｐ）｝＝２πδ／（ｍ・ｐ）…（７） に設定されるとよい。

【００６９】さらに、各走査部３０，４０がマルチビー
ム走査光学系である場合の各ビーム同士の対応を考慮す
るとともに、ポリゴナルミラー３１，４１における反射
面同士の対応を考慮すると、第１実施形態における式
（４）に対応させて、Δ_idealは、 Δ_ideal＝−ｄ・（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｎ・ｐ であることが望ましい。

【００７０】この場合、位相差φは、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／（ｍ・ｎ・ｐ）｝ ＝２πδ／（ｍ・ｎ・ｐ） …（８） に設定されるとよい。

【００７１】なお、図４には、ずれ量Δが式（８）を満
たした場合の例が、示されている。この図４の例では、
式（８）において、ｎ＝４，ｍ＝５，ｋ＝−１になって
いる。

【００７２】仮に、両ポリゴナルミラー３１，４１が完
全に同期して回転しているとすると、一方の走査部３０
による各スポットが、図４においてＰ１１〜Ｐ１４とし
て示された位置に移動した時点で、他方の走査部３０に
よる各スポットは、図４において、Ｐ２１〜Ｐ２４とし
て示された位置をとることになる。この場合、一方の走
査部３０により描画された各描線の延長上に、他方の走
査部４０により描画された描線がのらなくなってしま
う。

【００７３】しかし、実際には、両ポリゴナルミラー３
１，４１間には位相差φが存在するので、一方の走査部
３０による各スポットが、図４においてＰ１１〜Ｐ１４
として示された位置に移動した時点で、他方の走査部３
０による各スポットは、図４において、Ｐ２１’〜Ｐ２
４’として示された位置をとることになるのである。

【００７４】従って、一方の走査部３０により描画され
た各描線は、他方の走査部４０により描画された各描線
と夫々正確につながれる。より具体的には、一方の走査
部３０により描画されている各描線Ｌ１１〜Ｌ１４は、
他方の走査部４０により既に描画された各描線のうちの
対応するものと夫々つながれることになる。

【００７５】＜第３実施形態＞本実施形態は、第１実施
形態による走査式描画装置の構成において、主走査方向
が副走査方向に対して垂直な方向から僅かに傾けられて
設定された点を特徴としている。図５は、本実施形態の
説明図であり、被描画体１１上の各描線を模式的に示し
ている。この図５において破線で示された矢印Ｙは、第
１実施形態における主走査方向（図３におけるＹ）に相
当している。そして、本実施形態における主走査方向で
あるＹ’方向は、このＹ方向に対して僅かに傾けられて
いる。即ち、矢印Ｙ’は、図５における右端が斜め下を
向くように僅かに傾けられているのである。

【００７６】そして、走査部３０が主走査方向に沿って
各レーザビームを走査させると、これら各レーザビーム
によるスポットＰ１１’乃至スポットＰ１４’は、被描
画体１１上において図５のＹ’方向に対して平行に夫々
移動してゆく。このとき、描画テーブル１０は図５のＺ
方向における正の向きへ移動してゆくので、被描画体１
１上には、Ｚ方向に対して垂直な描線Ｌ１１’乃至描線
Ｌ１４’が、描かれる。

【００７７】同様に、走査部４０が各レーザビームを走
査させると、各レーザビームによるスポットＰ２１''乃
至スポットＰ２４''は、被描画体１１上においてＹ’方
向に対して平行に夫々移動してゆく。このとき、描画テ
ーブル１０は図５のＺ方向における正の向きへ移動して
ゆくので、被描画体１１上には、Ｚ方向に対して垂直な
描線Ｌ２１’乃至描線Ｌ２４’が、描かれる。

【００７８】このように、これら各描線は、Ｚ方向に対
して夫々垂直になっているので、第１実施形態において
考慮した描線の傾きを考慮する必要がなくなる。従っ
て、各走査部３０，４０におけるｆθレンズ群３２，４
２の後方レンズ３２２，４２２のずれ量Δは、 Δ＝ｋ・ｐ …（９） であればよい。

【００７９】なお、一方の走査部３０による各描線と他
方の走査部４０による各描線のうち、互いにつながれる
描線同士が、各変調器２３，２４における同一チャネル
に対応したレーザビームにより描画されるようにするた
めには、ずれ量Δは、 Δ＝ｋ・ｎ・ｐ …（１０） であればよい。

【００８０】また、一方の走査部３０による各描線と他
方の走査部４０による各描線のうち、互いにつながれる
描線同士が、各ポリゴナルミラー３１，４１における同
一反射面に対応したレーザビームにより描画されるよう
にするためには、ずれ量Δは、 Δ＝ｋ・ｍ・ｐ …（１１） であればよい。

【００８１】さらに、これら互いにつながれる両描線同
士が、各変調器２３，２４における同一チャネルに対応
するとともに各ポリゴナルミラー３１，４１における同
一反射面に対応したレーザビームにより描画されるよう
にするためには、ずれ量Δは、 Δ＝ｋ・ｍ・ｎ・ｐ …（１２） であればよい。

【００８２】なお、各走査部３０，４０の配置における
機械的制約等から、ずれ量Δがこのような条件を満たし
ていない場合には、第２実施形態の場合と同様、各ポリ
ゴナルミラー３１，４１における位相差が調整されるこ
とにより、一方の走査部３０による各描線と他方の走査
部４０による描線とは、互いに正確につながれる。

【００８３】即ち、式（９）に対応させて、Δ
_idealを、 Δ_ideal＝ｋ・ｐ とした場合に、位相差φが、式（５）と同様に、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／ｐ｝＝２πδ／ｐ として設定されることにより、対応する描線同士は正確
につながれるのである。

【００８４】また、各走査部３０，４０がマルチビーム
走査光学系である場合には、式（１０）に対応させて、
Δ_idealを、 Δ_ideal＝ｋ・ｎ・ｐ として、位相差φは、式（６）と同様に、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／（ｎ・ｐ）｝＝２πδ／
（ｎ・ｐ） に設定されるとよい。

【００８５】また、各走査部３０，４０のポリゴナルミ
ラー３１，４１における反射面同士の対応を考慮する
と、式（１１）に対応させて、Δ_idealを、 Δ_ideal＝ｋ・ｍ・ｐ として、位相差φは、式（７）と同様に、 φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／（ｍ・ｐ）｝＝２πδ／
（ｍ・ｐ） に設定されるとよい。

【００８６】さらに、各走査部３０，４０がマルチビー
ム走査光学系である場合の各ビーム同士の対応を考慮す
るとともに、ポリゴナルミラー３１，４１における反射
面同士の対応を考慮すると、式（１２）に対応させて、
Δ_idealを、 Δ_ideal＝ｋ・ｍ・ｎ・ｐ として、位相差φは、式（８）と同様に φ＝２π｛（Δ_ideal−Δ）／（ｍ・ｎ・ｐ）｝＝２π
δ／（ｍ・ｎ・ｐ） に設定されるとよい。

【００８７】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の走査式
描画装置によると、各走査部により描画された描線は、
ずれることなく直線上に配置される。さらに、前記各走
査部により描画される描線が、隣接する他の走査部によ
り描画される描線と一部重複するように配置されると、
これら各描線は、相互に正確につながることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の走査式描画装置の概略構成を
示す斜視図

【図２】 第１実施形態の走査式描画装置の制御系を示
す概略図

【図３】 第１実施形態の描線を示す説明図

【図４】 第２実施形態の描線を示す説明図

【図５】 第３実施形態の描線を示す説明図

【符号の説明】

１０ 描画テーブル １１ 被描画体 １２ テーブル駆動部 ２１ 光源 ２３，３４ 変調器 ３０，４０ 走査部 ３１，４１ ポリゴナルミラー ３２，４２ ｆθレンズ群

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０５ Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 BA49 BA56 BA61 BA68 BA71 2H045 AA53 BA22 BA26 BA32 BA36 CA64 CA97 2H097 AA03 AA13 BB01 CA17 LA09 LA10 5C072 AA03 BA17 HA02 HA06 HA09 HA13 HA16

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源部と、この光源部から射出された光束
   を偏向する偏向器，及び，この偏向器により偏向された
   光束を描画光束として集光して被描画体上に所定の主走
   査方向に平行な走査線を形成する結像光学系を有する走
   査部と、前記被描画体を、該被描画体の表面に沿って前
   記主走査方向と所定の角度をなした副走査方向に移動さ
   せる移動部とを備えた走査式描画装置であって、 前記結像光学系は、テレセントリックなｆθ光学系であ
   り、 前記走査部を複数備え、 これら各走査部は、夫々、互いに平行な走査線を形成す
   るように配置されるとともに、その結像光学系の光軸と
   前記被描画体との交点同士が互いに主走査方向に所定の
   間隔をあけ且つ副走査方向に所定のずれ量だけずれた状
   態になるように、配置されており、 これら各走査部は、前記移動部が前記被描画体を副走査
   方向へ移動させている間に、描画光束を所定の速度で夫
   々走査させることにより、前記被描画体上において主走
   査方向に対して傾いた複数の描線を、隣接する他の走査
   部により描画された各描線のうちの所定の関係により対
   応するものと同一直線上に描画することを特徴とする走
   査式描画装置。
2. 【請求項２】前記各走査部は、該走査部により描画され
   る描線が、隣接する他の走査部により描画される描線と
   一部重複するように、配置されたことを特徴とする請求
   項１記載の走査式描画装置。
3. 【請求項３】前記光源部は、複数のビームを同時に射出
   するマルチビーム光源であり、 前記各走査部の偏向器は、ｍ面の側面が光束を偏向する
   反射面として形成された正角柱状のポリゴナルミラーで
   あり、 前記各走査部は、前記光源部から射出されたｎ本のビー
   ムを同時に走査して前記被描画体上に副走査方向に対し
   て垂直に並んだ複数の走査線を夫々形成することによ
   り、当該被描画体上に副走査方向における間隙をｐだけ
   開けて並んだ複数の描線を描画するとともに、 前記各交点同士の副走査方向における所定のずれ量Δ
   が、前記被描画体上における各描画光束の主走査方向へ
   の走査速度をｖ_yとし、前記被描画体の副走査方向への
   移動速度をｖ_zとし、前記各交点同士の主走査方向にお
   ける間隔をｄとした場合に、ｋを所定の整数として、 Δ＝−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｎ・ｐ を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の走査式
   描画装置。
4. 【請求項４】前記光源部は、複数のビームを同時に射出
   するマルチビーム光源であり、 前記各走査部の偏向器は、ｍ面の側面が光束を偏向する
   反射面として形成された正角柱状のポリゴナルミラーで
   あり、 前記各走査部は、前記光源部から射出されたｎ本のビー
   ムを同時に走査して前記被描画体上に副走査方向に対し
   て垂直に並んだ複数の走査線を夫々形成することによ
   り、当該被描画体上に副走査方向における間隙をｐだけ
   開けて並んだ複数の描線を描画するとともに、 前記被描画体上における各描画光束の主走査方向への走
   査速度をｖ_yとし、前記被描画体の副走査方向への移動
   速度をｖ_zとし、前記各交点同士の主走査方向における
   間隔をｄとし、これら各交点同士の副走査方向における
   ずれ量をΔとした場合に、前記各走査部のポリゴナルミ
   ラーの位相差φラジアンは、ｋを所定の整数として、 φ＝２π｛−ｄ（ｖ_z／ｖ_y）＋ｋ・ｍ・ｎ・ｐ−Δ｝／
   （ｍ・ｎ・ｐ） 但し、−２π＜φ＜２π を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の走査式
   描画装置。
5. 【請求項５】前記各走査部は、前記被描画体上において
   副走査方向に対して垂直な方向の描線を描画するよう
   に、その走査線が当該被描画体上における副走査方向に
   対して垂直な方向から夫々傾けられていることを特徴と
   する請求項１又は２記載の走査式描画装置。
6. 【請求項６】前記光源部は、複数のビームを同時に射出
   するマルチビーム光源であり、 前記各走査部の偏向器は、ｍ面の側面が光束を偏向する
   反射面として形成された正角柱状のポリゴナルミラーで
   あり、 前記各走査部は、前記光源部から射出されたｎ本のビー
   ムを同時に走査して前記被描画体上に互いに平行な複数
   の走査線を夫々形成することにより、当該被描画体上に
   副走査方向における間隙をｐだけ開けて並んだ複数の描
   線を描画するとともに、 前記各交点同士の副走査方向における所定のずれ量Δ
   が、前記被描画体上における各描画光束の主走査方向へ
   の走査速度をｖ_yとし、前記被描画体の副走査方向への
   移動速度をｖ_zとした場合に、ｋを所定の整数として、 Δ＝ｋ・ｍ・ｎ・ｐ を満たすことを特徴とする請求項５記載の走査式描画装
   置。
7. 【請求項７】前記光源部は、複数のビームを同時に射出
   するマルチビーム光源であり、 前記各走査部の偏向器は、ｍ面の側面が光束を偏向する
   反射面として形成された正角柱状のポリゴナルミラーで
   あり、 前記各走査部は、前記光源部から射出されたｎ本のビー
   ムを同時に走査して前記被描画体上に互いに平行な複数
   の走査線を夫々形成することにより、当該被描画体上に
   副走査方向における間隙をｐだけ開けて並んだ複数の描
   線を描画するとともに、 前記被描画体上における各描画光束の主走査方向への走
   査速度をｖ_yとし、前記被描画体の副走査方向への移動
   速度をｖ_zとし、前記各交点同士の副走査方向における
   ずれ量をΔとした場合に、前記各走査部のポリゴナルミ
   ラーの位相差φラジアンは、ｋを所定の整数として、 φ＝２π（ｋ・ｍ・ｎ・ｐ−Δ）／（ｍ・ｎ・ｐ） 但し、−２π＜φ＜２π を満たすことを特徴とする請求項５記載の走査式描画装
   置。