JP2005031274A - 画像記録装置及び画像記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することのできる画像記録装置及び画像記録方法を得る。
【解決手段】ＰＷＢ（プリント配線板）１５０に予め設けられた複数の位置決め穴１５０Ａの各々の位置を示す位置情報をカメラ１６４により取得し、当該位置情報に基づいて各々位置決め穴１５０Ａの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、当該コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した座標点の変形前の画像における画素情報を上記任意点の画素情報として適用することにより変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて変形後の画像を記録ヘッド１６２によりＰＷＢ１５０に記録する。
【選択図】 図１
【解決手段】ＰＷＢ（プリント配線板）１５０に予め設けられた複数の位置決め穴１５０Ａの各々の位置を示す位置情報をカメラ１６４により取得し、当該位置情報に基づいて各々位置決め穴１５０Ａの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、当該コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した座標点の変形前の画像における画素情報を上記任意点の画素情報として適用することにより変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて変形後の画像を記録ヘッド１６２によりＰＷＢ１５０に記録する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置及び画像記録方法に係り、特に、プリント配線板、フラット・パネル・ディスプレイの基板等の基板に対する画像記録に好適な画像記録装置及び画像記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント配線板（以下、「ＰＷＢ」という。）やフラット・パネル・ディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」という。）の基板に所定のパターンを記録する装置として、マスクを用いた面露光装置が広く用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、ＰＷＢに記録されるパターン（配線パターン）は、部品実装の高密度化に伴って高精細化が進み、マスクの伸縮や主として加熱した状態で行われるプレス工程で生じる基板の伸縮に伴う記録位置ずれの問題が顕在化している。例えば、多層プリント配線板の場合、基板に設けられたスルーホール等の穴と、各層のパターンとの位置合わせが高精度に行えないため、ＰＷＢを高密度化することができないことが問題となる。
【０００４】
また、ＦＰＤにおいても、高生産性を目的とした基板サイズの大型化が進み、加熱処理前後における基板の伸縮量の増大やマスク自身の伸縮に伴う描画位置ずれの問題が顕在化してきている。例えば、カラーフィルタパターンを記録する際には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の記録位置ずれが問題となる。
【０００５】
このような問題を解消するための技術として、従来、マスクを使用せずに記録媒体に対して直接パターンを記録する技術（以下、「第１従来技術」という。）があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この第１従来技術によれば、記録クロックパルスの周波数と記録ステージの送り速度、及び記録開始タイミングを制御することで、記録位置ずれを補正することができる。
【０００７】
また、従来、光ビームを主走査方向に走査させつつＰＷＢを副走査方向に移動させると共に、光ビームを描画データに基づいて変調させることによりＰＷＢに対して複数の面付パターンの記録を行う技術であって、ＰＷＢの面付位置決め情報を測定し、ベクトルデータからビットマップデータに変換する際に、上記面付位置決め情報に基づいて記録位置ずれを補正する技術（以下、「第２従来技術」という。）もあった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２０００２０号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２２３０３公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＷＢ、ＦＰＤ基板等の基板の伸縮量は等方ではないため、長方形の形状で伸縮したり、平行四辺形の形状に歪むだけでなく、任意形状に歪むので、上記第１従来技術では、記録パターンの高精細化が進むにつれて充分に記録位置ずれを補正することができない、という問題点があった。
【００１０】
また、上記第２従来技術では、面付パターンの位置情報を補正しているだけで、上記のような基板の任意形状の歪みには対応できない、という問題点があった。
【００１１】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することのできる画像記録装置及び画像記録方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の画像記録装置は、画像情報により示される画像が記録される記録媒体の変形に応じて当該画像を変形させて前記記録媒体に記録する画像記録装置であって、前記記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得する取得手段と、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出する導出手段と、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録する記録手段と、を備えている。
【００１３】
ここで、本発明の画像変形の原理について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、ここでは、一例として図９に示すように、画像が記録される記録媒体に歪みが生じていないと想定した場合（変形前）の記録媒体における複数（同図では４つ）の基準マークの位置が点Ｓ００、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ０１で示される位置であり、変形後の各基準マークの位置が点Ｐ００、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ０１で示される位置である場合について説明する。
【００１４】
まず、点Ｓ００、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ０１を角点として構成される四角形を、点Ｐ００、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ０１を角点とする四角形に変形する既存の変形手法（ここでは、ＦＦＤ（Ｆｒｅｅ Ｆｏｒｍ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）法）について説明する。なお、ここで用いる各点Ｐｉｊ（ｉ＝０，１、ｊ＝０，１）は「コントロールポイント」と呼ばれている。
【００１５】
図９に示すように、変形前の画像における任意点の座標（ｕ，ｖ）（ここで、０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）に対応する変形後の画像の座標Ｓ（ｕ，ｖ）は、ＦＦＤ法により、次の（１）式によって求めることができる。なお、このとき、変形前の座標系におけるＸ座標とＹ座標は、各辺の長さにおいて正規化を行っている。
【００１６】
【数１】
【００１７】
ここで、Ｂ０（ｕ）＝１−ｕ、Ｂ１（ｕ）＝ｕであり、（１）式は（２）式のように展開される。
【００１８】
【数２】
【００１９】
このような既存の変形処理手法を利用して、変形前の座標空間内における長方形とされた画像を、変形後の座標空間内における四角形（変形四角形）とされた画像に変換することが可能である。
【００２０】
具体的には、座標Ｓ（ｕ，ｖ）の画素データとして、変形前の画像における座標（ｕ，ｖ）の画素データを適用すればよい。ここで、座標Ｓ（ｕ，ｖ）は小数点以下の値を持つことになるが、四捨五入を行うことによって最も近い座標を得ることができる。また、必要に応じて、着目座標の近傍の複数点の画素データから線形補間処理等の補間処理によって、当該着目画素の画素データを得る場合もある。なお、以上のような画素データの導出処理は、「最近隣内挿処理」と呼ばれている。
【００２１】
しかしながら、以上のようなＦＦＤ法では、ｕとｖの値を変化させることによって全ての画素についての変換処理が可能であるが、この手法を本発明に適用した場合には、変形後の座標系における任意画素を直接指定することができず不都合である。
【００２２】
すなわち、本発明では、画像記録の都合上、変形後の画像における各画素を指定して当該画素の画素データを得るようにしたいが、ＦＦＤ法では、変形前の画像の座標値に基づいて変形後の画像の画素データを求めているため、ＦＦＤ法をそのまま適用することは困難である。なお、このような問題は、ＦＦＤ法に限らず、変形前の画像の座標値に基づいて変形後の画像の画素データを求めるタイプのあらゆる画像変形手法において生じる問題である。
【００２３】
そこで、本発明では、一例として図１０に示すように、変形後の画像の座標から変形前の画像の座標変換にＦＦＤ法を用いるものとする。これにより、変形後の座標系側でｕとｖを任意に決定することができ、それらに対応する変形前の座標系の座標をＳ（ｕ，ｖ）として求めることができる。この変換の向きの入れ替えにより、厳密には画像の変形処理に誤差が生じることになる。但し、この際の変形量の大きさが画像寸法に対して十分に小さい場合は当該誤差が無視できる程度まで小さくなることがわかっており、本発明のように記録媒体の変形を変形処理の対象とする場合には、実害は少ない。
【００２４】
しかしながら、このままでは、座標変換前の四角形が変形四角形であり、座標変換後の四角形が長方形であるため、（１）式に設定するべきＰ００、Ｐ０１、Ｐ１０、Ｐ１１の各座標を予め知ることができない。
【００２５】
そこで、本発明では、一例として次のようにＰｉｊ（（１）式におけるコントロールポイント）の座標を求める。まず、図１１に示すように、座標変換前の座標４点が長方形となるようにＳ００、Ｓ０１、Ｓ１０、Ｓ１１を設定し、これらが座標変換された先をＤ００、Ｄ０１、Ｄ１０、Ｄ１１と仮定する。このようにすれば、Ｄｉｊの各点をコントロールポイントとして（１）式を適用可能となる。
【００２６】
【数３】
【００２７】
この式が成立している条件では図１０のＰ００→Ｓ００、Ｐ０１→Ｓ０１、Ｐ１０→Ｓ１０、Ｐ１１→Ｓ１１の関係も成立しているため、以下の（４）式から（７）式が成立する。ここで、Ｐｉｊ［ｘ］は点ＰｉｊのＸ座標を長方形Ｓ００Ｓ０１Ｓ１１Ｓ１０のＸ方向長さで正規化した値を示し、Ｐｉｊ［ｙ］は点ＰｉｊのＹ座標を長方形Ｓ００Ｓ０１Ｓ１１Ｓ１０のＹ方向長さで正規化した値を示す。
【００２８】
【数４】
【００２９】
また、これらの（４）式〜（７）式を展開すると、Ｐｉｊ各点の座標は既知であるため、前出の（２）式から次のように変形される。ここで、ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎは定数である。
【００３０】
【数５】
【００３１】
ここで、行列Ｍを次の（１２）式のように定義する。
【００３２】
【数６】
【００３３】
この行列Ｍを用いて上記（８）式〜（１１）式を整理すると次の（１３）式に示される行列式となる。
【００３４】
【数７】
【００３５】
そして、上記（１３）式から次の（１４）式が得られ、この行列式から、Ｄｉｊの各々の座標を求める。なお、（１４）式においてｉｎｖ（Ｍ）は行列Ｍの逆行列である。
【００３６】
【数８】
【００３７】
ここで得られたＤｉｊが本発明における座標変換に用いるコントロールポイント座標であり、これを（３）式に適用すれば変形後の座標から変形前の座標への座標変換が実現できる。
【００３８】
また、処理を更に簡略化するために、Ｐｉｊ、Ｓｉｊ間とＳｉｊ、Ｄｉｊ間の相対的な位置関係を同じとみなすこともできる。この場合、以下の（１５）式によりＤｉｊを求めることが可能となる。但し、ここでは計算上の誤差が生じるため、画像変形処理の精度を落とさないためには前出の演算を用いる方がよい。
【００３９】
【数９】
【００４０】
以上の原理に基づき、請求項１に記載の画像記録装置では、まず、記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報が取得手段によって取得される。
【００４１】
なお、上記基準マークには、基準位置を示す穴、溝、記号、文字、図形等を含めることができる。また、上記取得手段には、上記基準マークの位置を撮影により検出する撮影装置や、上記基準マークの位置を光を利用して検出するフォト・インタラプタ等のセンサを含めることができる。更に、上記記録媒体には、ＰＷＢ及びＦＰＤ基板が含まれる。
【００４２】
ここで、本発明では、上記位置情報に基づいて各々上記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報が導出手段によって導出され、当該コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点が演算手段によって演算され、生成手段により、当該座標点の変形前の画像における画素情報が上記任意点の画素情報として適用されることにより変形後の画像を示す画像情報が生成される。
【００４３】
そして、本発明では、記録手段によって、生成手段により生成された画像情報に基づいて上記変形後の画像が記録媒体に記録される。
【００４４】
このように、請求項１に記載の画像記録装置によれば、記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録しているので、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる。
【００４５】
なお、本発明の演算手段による座標点の演算は、前述したＦＦＤ法の他、コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算するタイプのあらゆる画像変形手法を適用することができる。
【００４６】
また、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記基準マークを、前記記録媒体に対して画像記録の際の位置決め用に予め設けられたものとすることが好ましい。これによって、基準マークを設けるための新たな手段を要することなく、本発明を簡易かつ低コストに実現することができる。
【００４７】
また、本発明の前記演算手段は、請求項３に記載の発明のように、ＦＦＤ法により前記変形前の画像の座標点を演算することが好ましい。すなわち、ＦＦＤ法による（１）式は、ｖを固定値とした場合、ｕによる一次関数であることが分かる。従って、ｖを決定すれば、初期値（開始点）及び増分（ｕの増分に対応する増分）も容易に求めることができる。これを用いることにより、その後の演算を単純な加算演算とすることができ、演算処理の高速化を図ることができる。
【００４８】
一方、上記目的を達成するために、請求項４記載の画像記録方法は、画像情報により示される画像が記録される記録媒体の変形に応じて当該画像を変形させて前記記録媒体に記録する画像記録方法であって、前記記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録するものである。
【００４９】
従って、請求項４に記載の画像記録方法によれば、請求項１記載の発明と同様に作用するので、請求項１記載の発明と同様に、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係るフラットベッドタイプの画像記録装置１００が示されている。
【００５１】
画像記録装置１００は、４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６を備え、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８を介して、平板状のステージ１５２を備えている。ステージ１５２は、ＰＷＢ（プリント配線板）１５０を表面に吸着して保持する機能を有している。
【００５２】
ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向とされ、ガイド１５８に案内されて、往復移動（走査）可能に支持されている。なお、この画像記録装置１００には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられており、走査方向での所望の倍率に対応した移動速度（走査速度）となるように、後述するステージ制御部１１２（図５も参照。）によって駆動制御される。
【００５３】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０を挟んで一方の側には記録ヘッド１６２が設けられ、他方の側にはＰＷＢ１５０の先端及び後端と、ＰＷＢ１５０に予め設けられている平面視円形状の複数（本実施の形態では、４個）の位置決め穴１５０Ａの位置とを検知するための複数（本実施の形態では、３台）のカメラ１６４が設けられている。
【００５４】
図２に示される如く、記録ヘッド１６２は、複数の記録素子ユニット１６６を備えており、所定のタイミングでそれぞれの記録素子ユニット１６６から照射される複数の光ビームを前記ステージ１５２上のＰＷＢ１５０へ照射すると同時にステージ１５２を移動する（走査する）ことで、ＰＷＢ１５０を露光するようになっている。
【００５５】
図２及び図３（Ｂ）に示すように、記録ヘッド１６２を構成する記録素子ユニット１６６は、ｍ行ｎ列（例えば、４行５列）の略マトリクス状に配列されており、これら複数の記録素子ユニット１６６が走査方向と直交する方向に配列される。本実施の形態では、ＰＷＢ１５０の幅との関係で、３行で合計１４個の記録素子ユニット１６６とした。
【００５６】
ここで、記録素子ユニット１６６による露光エリア１６８は、走査方向を短辺とする矩形状で、且つ、走査方向に対して所定の傾斜角で傾斜しており、図２及び図３（Ａ）に示すように、ステージ１５２の移動に伴い、ＰＷＢ１５０には記録素子ユニット１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００５７】
記録素子ユニット１６６の各々は、入射された光ビームを空間光変調素子である図示しないデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）によって、ドット単位でオン／オフ制御され、ＰＷＢ１５０には、二値化されたドットパターン（黒／白）が露光され、この複数のドットパターンによって１画素の濃度を表現するようになっている。
【００５８】
図４に示される如く、前述した帯状の露光済み領域１７０（１つの記録素子ユニット１６６）は、二次元配列（４×５）された２０個のドットによって形成される。
【００５９】
前記二次元配列のドットパターンは、走査方向に対して傾斜されていることで、走査方向に並ぶ各ドットが、走査方向と交差する方向に並ぶドット間を通過するようになっており、高解像度化を図ることができる。
【００６０】
なお、傾斜角度の調整のばらつきによって、利用しないドットが存在する場合もあり、例えば、図４では、斜線としたドットは利用しないドットとなり、このドットに対応するＤＭＤは、常にオフ状態とする。
【００６１】
ところで、本実施の形態に係る画像記録装置１００は、多層プリント配線板として構成されるＰＷＢ１５０の各層の配線パターンを記録対象とした装置である。以下、画像記録装置１００を用いた当該ＰＷＢ１５０の全体的な製造工程を簡単に説明する。
【００６２】
まず、ＰＷＢ１５０の表面に感光剤を塗布し、当該ＰＷＢ１５０を画像記録装置１００におけるステージ１５２上の所定位置（本実施の形態では、図１に示すようにステージ１５２の略中央の位置）に載置する。これによって当該ＰＷＢ１５０は、ステージ１５２の表面に吸着されて保持される。
【００６３】
次に、画像記録装置１００により、ＰＷＢ１５０の上面に対して配線パターンを示す画像データに基づく走査露光を行うことによって当該ＰＷＢ１５０の上面に配線パターンの画像（潜像）を形成する。
【００６４】
そして、当該ＰＷＢ１５０に対し、不図示の装置によって現像（画像記録装置１００による未露光部分の除去）及びエッチングを行う。これにより、多層プリント配線板における１層分が作成できる。
【００６５】
次に、作成した１層分のＰＷＢ１５０の配線パターン形成面に対して、２層目を構成する基板を不図示のプレス熱板によりプレスするプレス工程によって積層させる。
【００６６】
その後、以上の工程（感光剤の塗布、画像記録装置１００による配線パターンの走査露光、現像、エッチング、基板の積層）を必要な層数分だけ繰り返し、最終層（表層）のエッチングが終了した後に所定の仕上げ工程を経て最終的なＰＷＢ１５０が完成する。
【００６７】
ここで、前述したように、ＰＷＢ１５０の所定位置には複数（本実施の形態では４個）の位置決め穴１５０Ａが設けられているが、これらの位置は、上記プレス工程において生じるＰＷＢ１５０の伸縮により、上記所定位置から任意方向にずれが生じる場合が多い。
【００６８】
次に、画像記録装置１００の走査露光時の作用を、図５を参照しつつ詳細に説明する。なお、図５は、画像記録装置１００におけるＰＷＢ１５０に対する露光制御を行うための機能的なブロック図である。
【００６９】
ラスター変換処理部１０４には、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）ステーションを含んで構成されたデータ作成装置２００により作成されたＰＷＢ１５０に露光記録すべき配線パターンを示すベクトルデータが入力される。そして、ラスター変換処理部１０４では、当該ベクトルデータがラスターデータ（ビットマップデータ）に変換されて、基板歪補正画像処理部１０６に出力される。
【００７０】
また、上記ベクトルデータは画像記録装置１００全体の動作を司るコントローラ１０２にもデータ作成装置２００から入力される。そして、コントローラ１０２では、当該ベクトルデータに基づき、ステージ１５２をガイド１５８に沿って移動させるための図示しない駆動装置により、走査方向に対する所望の倍率に対応した移動速度（走査速度）で移動させるための制御をステージ制御部１１２に対して実行させる。これにより、ステージ１５２に載置された配線パターン露光前のＰＷＢ１５０は、最下流の位置（図１に示される位置）からステージ移動方向への移動が開始される。
【００７１】
一方、複数（本実施の形態では、３台）のカメラ１６４によるＰＷＢ１５０に対する撮影画像を示す画像データは記録位置情報画像処理部１１０に順次入力される。そして、記録位置情報画像処理部１１０では、当該画像データに基づき、ステージ１５２上に載置されたＰＷＢ１５０の位置決め穴１５０Ａの位置が検出され、当該位置を示す位置情報（本発明の「位置情報」に相当。）が取得されて基板歪補正画像処理部１０６に入力される。
【００７２】
なお、ＰＷＢ１５０の位置決め穴１５０Ａの検出は、カメラ１６４から入力された画像データによって示される画像と、上記プレス工程を経ていない標準的なＰＷＢ１５０に対するカメラ１６４による撮影によって得られ、かつ記録位置情報画像処理部１１０に備えられた不図示のメモリに登録しておいた画像データにより示される画像とのパターン・マッチングにより得ることができる。また、上記不図示のメモリに標準的なＰＷＢ１５０における位置決め穴１５０Ａの位置を示す情報を予め記憶しておき、カメラ１６４から入力された画像データにおける、当該位置決め穴１５０Ａの位置を示す情報により示される位置を含む所定範囲内の領域に対応する画像データから、位置決め穴１５０Ａの形状である円形の画像を抽出することにより検出する方法等を適用することもできる。
【００７３】
このようにして得られた位置決め穴１５０Ａの位置は、プレス工程によるＰＷＢ１５０の任意方向の歪みに起因して、歪みが生じていない場合の位置から任意方向にずれている場合が多い。
【００７４】
任意方向の歪みが生じたＰＷＢ１５０に対し、ラスター変換処理部１０４により得られたラスターデータをそのまま用いて各層の配線パターンを形成した場合、結果的に得られるＰＷＢ１５０には、各層毎の配線パターンの相対位置に位置ずれが生じることになる。
【００７５】
そこで、基板歪補正画像処理部１０６では、前述した本発明の画像変形の原理に基づき、一例として図６に示すように、記録位置情報画像処理部１１０から入力された位置決め穴１５０Ａの実際の位置を示す位置情報に基づいて、ＰＷＢ１５０の変形に対応するように上記ラスターデータにより示される配線パターンを示す画像を変形させる。
【００７６】
ここで、本実施の形態に係る基板歪補正画像処理部１０６において行われるラスターデータの変換手順について、図７を参照しつつ詳細に説明する。なお、図７は、当該ラスターデータの変換を行う際に基板歪補正画像処理部１０６において実行される画像変形処理プログラムの流れを示すフローチャートである。
【００７７】
まず、ステップ２００では、記録位置情報画像処理部１１０から入力された位置情報を取得し、次のステップ２０２では、取得した位置情報により示される４つの位置決め穴１５０Ａの座標位置を、一例として図１０に示される点Ｐｉｊの各々の位置として適用して、コントロールポイントとなる点Ｄｉｊの各座標を（１４）式により導出する。
【００７８】
次のステップ２０４では、上記ステップ２０２において導出した点Ｄｉｊの各座標を用いて、（３）式により、変形後の配線パターンを示す画像の任意点（ｕ，ｖ）に対応する変形前の配線パターンを示す画像（すなわち、ラスター変換処理部１０４から入力されたラスターデータにより示される画像）の座標点Ｓ（ｕ，ｖ）を算出し、次のステップ２０６では、算出した座標点Ｓ（ｕ，ｖ）の上記ラスターデータにおける画素データを上記任意点（ｕ，ｖ）の画素データとして不図示の記憶手段に記憶する。
【００７９】
そして、次のステップ２０８では、以上のステップ２０４及びステップ２０６の処理を変形後の配線パターン画像の全ての画素について終了したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ２０４に戻って再びステップ２０４及びステップ２０６の処理を行い、肯定判定となった時点で本画像変形処理プログラムを終了する。
【００８０】
なお、上記ステップ２０４〜ステップ２０８の繰り返し処理を実行する際に、上記ステップ２０４では、それまでに処理対象としなかった点を上記任意点として適用する。ここで、上記ステップ２０４〜ステップ２０８の繰り返し処理において、ｖを０（零）で固定とし、ｕを０から１まで徐々に増加させることにより、変形前及び変形後の双方の座標系で、一例として図８に示される点線矢印の軌跡をスキャンすることになる。そして、ｕの１スキャン毎にｖを徐々に増加させることで全面のスキャンを実行することができ、この結果として変形後の配線パターン画像を示すラスターデータを得ることができる。
【００８１】
一方、画像記録制御部１０８では、基板歪補正画像処理部１０６において得られた変形後のラスターデータが用いられて、最終画像データとなる各記録素子ユニット１６６のオン／オフデータが生成される。そして、当該オン／オフデータを用い、ステージ１５２の移動に同期して、記録ヘッド１６２の各記録素子ユニット１６６のＤＭＤが制御され、配線パターンの画像記録が実行される。これにより、配線パターンを示す画像がＰＷＢ１５０に露光されることになる。なお、ラスター変換処理部１０４、基板歪補正画像処理部１０６、画像記録制御部１０８、記録位置情報画像処理部１１０の各々の作動はコントローラ１０２によって制御される。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態では、ＰＷＢ１５０に予め設けられた複数の位置決め穴１５０Ａの各々の位置を示す位置情報を取得し、当該位置情報に基づいて各々上記位置決め穴１５０Ａの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、当該コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した座標点の変形前の画像における画素情報を上記任意点の画素情報として適用することにより変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて変形後の画像をＰＷＢ１５０に記録しているので、ＰＷＢ１５０が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、本発明の基準マークとして、ＰＷＢ１５０に対して画像記録の際の位置決め用に予め設けられた位置決め穴１５０Ａを適用しているので、基準マークを設けるための新たな手段を要することなく、本発明を簡易かつ低コストに実現することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、空間光変調素子としてＤＭＤを備えた記録素子ユニット１６６について説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用することもできる。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Ｓｐａｃｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の液晶シャッターアレイなど、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ（ＧＬＶ）を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子（ＧＬＶ）や透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。
【００８５】
また、上記の実施の形態における光源としては、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源、１個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する１本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源、複数の発光点が二次元状に配列された光源（たとえば、ＬＤアレイ、有機ＥＬアレイ等）、等が適用可能である。
【００８６】
さらに、本実施の形態の画像記録装置１００は、上述したプリント配線板の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）の露光の他、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタの形成、ＴＦＴの製造工程におけるＤＦＲの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、（３）式により、全ての処理対象とする点に対応する座標点Ｓ（ｕ，ｖ）の座標を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８８】
すなわち、ｖを固定値とした場合について着目すると、（３）式は、ｕによる一次関数であることが分かる。従って、ｖを決定すれば、初期値（開始点）及び増分（ｕの増分に対応する増分）も容易に求めることができる。これを用いることにより、その後の演算を単純な加算演算とすることができ、演算処理の高速化を図ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、本発明の基準マークとしてＰＷＢ１５０に予め設けられている位置決め穴１５０Ａを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の基準マークとして、例えば、前回の配線パターンの記録時に記録しておいた位置決めマーク等を適用する形態とすることもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００９０】
また、本実施の形態で説明した画像記録装置１００の構成（図１〜図５参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９１】
更に、本実施の形態において説明した画像記録装置１００の走査露光時の処理の流れや画像変形処理（図７参照。）の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の画像記録装置及び画像記録方法によれば、記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録しているので、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像記録装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る画像記録装置の記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）はＰＷＢに形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】記録素子ユニットのドット配列状態を示す平面図である。
【図５】実施の形態に係る画像記録装置におけるＰＷＢに対する露光制御を行うための機能的なブロック図である。
【図６】実施の形態に係るラスターデータによって示される配線パターンを示す画像の変形状態の説明に供する平面図である。
【図７】実施の形態に係る画像変形処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る画像変形処理プログラムにより実行される画像の変形前後の座標系におけるスキャン状態の一例を示す平面図である。
【図９】本発明の原理の説明に供する説明図である。
【図１０】本発明の原理の説明に供する他の説明図である。
【図１１】本発明の原理の説明に供する他の説明図である。
【符号の説明】
１００ 画像記録装置
１０６ 基板歪補正画像処理部（導出手段、演算手段、生成手段）
１５０ ＰＷＢ（記録媒体）
１５０Ａ 位置決め穴（基準マーク）
１６２ 記録ヘッド（記録手段）
１６４ カメラ（取得手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置及び画像記録方法に係り、特に、プリント配線板、フラット・パネル・ディスプレイの基板等の基板に対する画像記録に好適な画像記録装置及び画像記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント配線板（以下、「ＰＷＢ」という。）やフラット・パネル・ディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」という。）の基板に所定のパターンを記録する装置として、マスクを用いた面露光装置が広く用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、ＰＷＢに記録されるパターン（配線パターン）は、部品実装の高密度化に伴って高精細化が進み、マスクの伸縮や主として加熱した状態で行われるプレス工程で生じる基板の伸縮に伴う記録位置ずれの問題が顕在化している。例えば、多層プリント配線板の場合、基板に設けられたスルーホール等の穴と、各層のパターンとの位置合わせが高精度に行えないため、ＰＷＢを高密度化することができないことが問題となる。
【０００４】
また、ＦＰＤにおいても、高生産性を目的とした基板サイズの大型化が進み、加熱処理前後における基板の伸縮量の増大やマスク自身の伸縮に伴う描画位置ずれの問題が顕在化してきている。例えば、カラーフィルタパターンを記録する際には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の記録位置ずれが問題となる。
【０００５】
このような問題を解消するための技術として、従来、マスクを使用せずに記録媒体に対して直接パターンを記録する技術（以下、「第１従来技術」という。）があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この第１従来技術によれば、記録クロックパルスの周波数と記録ステージの送り速度、及び記録開始タイミングを制御することで、記録位置ずれを補正することができる。
【０００７】
また、従来、光ビームを主走査方向に走査させつつＰＷＢを副走査方向に移動させると共に、光ビームを描画データに基づいて変調させることによりＰＷＢに対して複数の面付パターンの記録を行う技術であって、ＰＷＢの面付位置決め情報を測定し、ベクトルデータからビットマップデータに変換する際に、上記面付位置決め情報に基づいて記録位置ずれを補正する技術（以下、「第２従来技術」という。）もあった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３２０００２０号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２２３０３公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＷＢ、ＦＰＤ基板等の基板の伸縮量は等方ではないため、長方形の形状で伸縮したり、平行四辺形の形状に歪むだけでなく、任意形状に歪むので、上記第１従来技術では、記録パターンの高精細化が進むにつれて充分に記録位置ずれを補正することができない、という問題点があった。
【００１０】
また、上記第２従来技術では、面付パターンの位置情報を補正しているだけで、上記のような基板の任意形状の歪みには対応できない、という問題点があった。
【００１１】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することのできる画像記録装置及び画像記録方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の画像記録装置は、画像情報により示される画像が記録される記録媒体の変形に応じて当該画像を変形させて前記記録媒体に記録する画像記録装置であって、前記記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得する取得手段と、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出する導出手段と、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録する記録手段と、を備えている。
【００１３】
ここで、本発明の画像変形の原理について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、ここでは、一例として図９に示すように、画像が記録される記録媒体に歪みが生じていないと想定した場合（変形前）の記録媒体における複数（同図では４つ）の基準マークの位置が点Ｓ００、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ０１で示される位置であり、変形後の各基準マークの位置が点Ｐ００、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ０１で示される位置である場合について説明する。
【００１４】
まず、点Ｓ００、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ０１を角点として構成される四角形を、点Ｐ００、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ０１を角点とする四角形に変形する既存の変形手法（ここでは、ＦＦＤ（Ｆｒｅｅ Ｆｏｒｍ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）法）について説明する。なお、ここで用いる各点Ｐｉｊ（ｉ＝０，１、ｊ＝０，１）は「コントロールポイント」と呼ばれている。
【００１５】
図９に示すように、変形前の画像における任意点の座標（ｕ，ｖ）（ここで、０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）に対応する変形後の画像の座標Ｓ（ｕ，ｖ）は、ＦＦＤ法により、次の（１）式によって求めることができる。なお、このとき、変形前の座標系におけるＸ座標とＹ座標は、各辺の長さにおいて正規化を行っている。
【００１６】
【数１】
ここで、Ｂ０（ｕ）＝１−ｕ、Ｂ１（ｕ）＝ｕであり、（１）式は（２）式のように展開される。
【００１８】
【数２】
このような既存の変形処理手法を利用して、変形前の座標空間内における長方形とされた画像を、変形後の座標空間内における四角形（変形四角形）とされた画像に変換することが可能である。
【００２０】
具体的には、座標Ｓ（ｕ，ｖ）の画素データとして、変形前の画像における座標（ｕ，ｖ）の画素データを適用すればよい。ここで、座標Ｓ（ｕ，ｖ）は小数点以下の値を持つことになるが、四捨五入を行うことによって最も近い座標を得ることができる。また、必要に応じて、着目座標の近傍の複数点の画素データから線形補間処理等の補間処理によって、当該着目画素の画素データを得る場合もある。なお、以上のような画素データの導出処理は、「最近隣内挿処理」と呼ばれている。
【００２１】
しかしながら、以上のようなＦＦＤ法では、ｕとｖの値を変化させることによって全ての画素についての変換処理が可能であるが、この手法を本発明に適用した場合には、変形後の座標系における任意画素を直接指定することができず不都合である。
【００２２】
すなわち、本発明では、画像記録の都合上、変形後の画像における各画素を指定して当該画素の画素データを得るようにしたいが、ＦＦＤ法では、変形前の画像の座標値に基づいて変形後の画像の画素データを求めているため、ＦＦＤ法をそのまま適用することは困難である。なお、このような問題は、ＦＦＤ法に限らず、変形前の画像の座標値に基づいて変形後の画像の画素データを求めるタイプのあらゆる画像変形手法において生じる問題である。
【００２３】
そこで、本発明では、一例として図１０に示すように、変形後の画像の座標から変形前の画像の座標変換にＦＦＤ法を用いるものとする。これにより、変形後の座標系側でｕとｖを任意に決定することができ、それらに対応する変形前の座標系の座標をＳ（ｕ，ｖ）として求めることができる。この変換の向きの入れ替えにより、厳密には画像の変形処理に誤差が生じることになる。但し、この際の変形量の大きさが画像寸法に対して十分に小さい場合は当該誤差が無視できる程度まで小さくなることがわかっており、本発明のように記録媒体の変形を変形処理の対象とする場合には、実害は少ない。
【００２４】
しかしながら、このままでは、座標変換前の四角形が変形四角形であり、座標変換後の四角形が長方形であるため、（１）式に設定するべきＰ００、Ｐ０１、Ｐ１０、Ｐ１１の各座標を予め知ることができない。
【００２５】
そこで、本発明では、一例として次のようにＰｉｊ（（１）式におけるコントロールポイント）の座標を求める。まず、図１１に示すように、座標変換前の座標４点が長方形となるようにＳ００、Ｓ０１、Ｓ１０、Ｓ１１を設定し、これらが座標変換された先をＤ００、Ｄ０１、Ｄ１０、Ｄ１１と仮定する。このようにすれば、Ｄｉｊの各点をコントロールポイントとして（１）式を適用可能となる。
【００２６】
【数３】
この式が成立している条件では図１０のＰ００→Ｓ００、Ｐ０１→Ｓ０１、Ｐ１０→Ｓ１０、Ｐ１１→Ｓ１１の関係も成立しているため、以下の（４）式から（７）式が成立する。ここで、Ｐｉｊ［ｘ］は点ＰｉｊのＸ座標を長方形Ｓ００Ｓ０１Ｓ１１Ｓ１０のＸ方向長さで正規化した値を示し、Ｐｉｊ［ｙ］は点ＰｉｊのＹ座標を長方形Ｓ００Ｓ０１Ｓ１１Ｓ１０のＹ方向長さで正規化した値を示す。
【００２８】
【数４】
また、これらの（４）式〜（７）式を展開すると、Ｐｉｊ各点の座標は既知であるため、前出の（２）式から次のように変形される。ここで、ａｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎは定数である。
【００３０】
【数５】
ここで、行列Ｍを次の（１２）式のように定義する。
【００３２】
【数６】
この行列Ｍを用いて上記（８）式〜（１１）式を整理すると次の（１３）式に示される行列式となる。
【００３４】
【数７】
そして、上記（１３）式から次の（１４）式が得られ、この行列式から、Ｄｉｊの各々の座標を求める。なお、（１４）式においてｉｎｖ（Ｍ）は行列Ｍの逆行列である。
【００３６】
【数８】
ここで得られたＤｉｊが本発明における座標変換に用いるコントロールポイント座標であり、これを（３）式に適用すれば変形後の座標から変形前の座標への座標変換が実現できる。
【００３８】
また、処理を更に簡略化するために、Ｐｉｊ、Ｓｉｊ間とＳｉｊ、Ｄｉｊ間の相対的な位置関係を同じとみなすこともできる。この場合、以下の（１５）式によりＤｉｊを求めることが可能となる。但し、ここでは計算上の誤差が生じるため、画像変形処理の精度を落とさないためには前出の演算を用いる方がよい。
【００３９】
【数９】
以上の原理に基づき、請求項１に記載の画像記録装置では、まず、記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報が取得手段によって取得される。
【００４１】
なお、上記基準マークには、基準位置を示す穴、溝、記号、文字、図形等を含めることができる。また、上記取得手段には、上記基準マークの位置を撮影により検出する撮影装置や、上記基準マークの位置を光を利用して検出するフォト・インタラプタ等のセンサを含めることができる。更に、上記記録媒体には、ＰＷＢ及びＦＰＤ基板が含まれる。
【００４２】
ここで、本発明では、上記位置情報に基づいて各々上記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報が導出手段によって導出され、当該コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点が演算手段によって演算され、生成手段により、当該座標点の変形前の画像における画素情報が上記任意点の画素情報として適用されることにより変形後の画像を示す画像情報が生成される。
【００４３】
そして、本発明では、記録手段によって、生成手段により生成された画像情報に基づいて上記変形後の画像が記録媒体に記録される。
【００４４】
このように、請求項１に記載の画像記録装置によれば、記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録しているので、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる。
【００４５】
なお、本発明の演算手段による座標点の演算は、前述したＦＦＤ法の他、コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算するタイプのあらゆる画像変形手法を適用することができる。
【００４６】
また、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記基準マークを、前記記録媒体に対して画像記録の際の位置決め用に予め設けられたものとすることが好ましい。これによって、基準マークを設けるための新たな手段を要することなく、本発明を簡易かつ低コストに実現することができる。
【００４７】
また、本発明の前記演算手段は、請求項３に記載の発明のように、ＦＦＤ法により前記変形前の画像の座標点を演算することが好ましい。すなわち、ＦＦＤ法による（１）式は、ｖを固定値とした場合、ｕによる一次関数であることが分かる。従って、ｖを決定すれば、初期値（開始点）及び増分（ｕの増分に対応する増分）も容易に求めることができる。これを用いることにより、その後の演算を単純な加算演算とすることができ、演算処理の高速化を図ることができる。
【００４８】
一方、上記目的を達成するために、請求項４記載の画像記録方法は、画像情報により示される画像が記録される記録媒体の変形に応じて当該画像を変形させて前記記録媒体に記録する画像記録方法であって、前記記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録するものである。
【００４９】
従って、請求項４に記載の画像記録方法によれば、請求項１記載の発明と同様に作用するので、請求項１記載の発明と同様に、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係るフラットベッドタイプの画像記録装置１００が示されている。
【００５１】
画像記録装置１００は、４本の脚部１５４に支持された厚い板状の設置台１５６を備え、ステージ移動方向に沿って延びた２本のガイド１５８を介して、平板状のステージ１５２を備えている。ステージ１５２は、ＰＷＢ（プリント配線板）１５０を表面に吸着して保持する機能を有している。
【００５２】
ステージ１５２は、その長手方向がステージ移動方向とされ、ガイド１５８に案内されて、往復移動（走査）可能に支持されている。なお、この画像記録装置１００には、ステージ１５２をガイド１５８に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられており、走査方向での所望の倍率に対応した移動速度（走査速度）となるように、後述するステージ制御部１１２（図５も参照。）によって駆動制御される。
【００５３】
設置台１５６の中央部には、ステージ１５２の移動経路を跨ぐようにコ字状のゲート１６０が設けられている。コ字状のゲート１６０の端部の各々は、設置台１５６の両側面に固定されている。このゲート１６０を挟んで一方の側には記録ヘッド１６２が設けられ、他方の側にはＰＷＢ１５０の先端及び後端と、ＰＷＢ１５０に予め設けられている平面視円形状の複数（本実施の形態では、４個）の位置決め穴１５０Ａの位置とを検知するための複数（本実施の形態では、３台）のカメラ１６４が設けられている。
【００５４】
図２に示される如く、記録ヘッド１６２は、複数の記録素子ユニット１６６を備えており、所定のタイミングでそれぞれの記録素子ユニット１６６から照射される複数の光ビームを前記ステージ１５２上のＰＷＢ１５０へ照射すると同時にステージ１５２を移動する（走査する）ことで、ＰＷＢ１５０を露光するようになっている。
【００５５】
図２及び図３（Ｂ）に示すように、記録ヘッド１６２を構成する記録素子ユニット１６６は、ｍ行ｎ列（例えば、４行５列）の略マトリクス状に配列されており、これら複数の記録素子ユニット１６６が走査方向と直交する方向に配列される。本実施の形態では、ＰＷＢ１５０の幅との関係で、３行で合計１４個の記録素子ユニット１６６とした。
【００５６】
ここで、記録素子ユニット１６６による露光エリア１６８は、走査方向を短辺とする矩形状で、且つ、走査方向に対して所定の傾斜角で傾斜しており、図２及び図３（Ａ）に示すように、ステージ１５２の移動に伴い、ＰＷＢ１５０には記録素子ユニット１６６毎に帯状の露光済み領域１７０が形成される。
【００５７】
記録素子ユニット１６６の各々は、入射された光ビームを空間光変調素子である図示しないデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）によって、ドット単位でオン／オフ制御され、ＰＷＢ１５０には、二値化されたドットパターン（黒／白）が露光され、この複数のドットパターンによって１画素の濃度を表現するようになっている。
【００５８】
図４に示される如く、前述した帯状の露光済み領域１７０（１つの記録素子ユニット１６６）は、二次元配列（４×５）された２０個のドットによって形成される。
【００５９】
前記二次元配列のドットパターンは、走査方向に対して傾斜されていることで、走査方向に並ぶ各ドットが、走査方向と交差する方向に並ぶドット間を通過するようになっており、高解像度化を図ることができる。
【００６０】
なお、傾斜角度の調整のばらつきによって、利用しないドットが存在する場合もあり、例えば、図４では、斜線としたドットは利用しないドットとなり、このドットに対応するＤＭＤは、常にオフ状態とする。
【００６１】
ところで、本実施の形態に係る画像記録装置１００は、多層プリント配線板として構成されるＰＷＢ１５０の各層の配線パターンを記録対象とした装置である。以下、画像記録装置１００を用いた当該ＰＷＢ１５０の全体的な製造工程を簡単に説明する。
【００６２】
まず、ＰＷＢ１５０の表面に感光剤を塗布し、当該ＰＷＢ１５０を画像記録装置１００におけるステージ１５２上の所定位置（本実施の形態では、図１に示すようにステージ１５２の略中央の位置）に載置する。これによって当該ＰＷＢ１５０は、ステージ１５２の表面に吸着されて保持される。
【００６３】
次に、画像記録装置１００により、ＰＷＢ１５０の上面に対して配線パターンを示す画像データに基づく走査露光を行うことによって当該ＰＷＢ１５０の上面に配線パターンの画像（潜像）を形成する。
【００６４】
そして、当該ＰＷＢ１５０に対し、不図示の装置によって現像（画像記録装置１００による未露光部分の除去）及びエッチングを行う。これにより、多層プリント配線板における１層分が作成できる。
【００６５】
次に、作成した１層分のＰＷＢ１５０の配線パターン形成面に対して、２層目を構成する基板を不図示のプレス熱板によりプレスするプレス工程によって積層させる。
【００６６】
その後、以上の工程（感光剤の塗布、画像記録装置１００による配線パターンの走査露光、現像、エッチング、基板の積層）を必要な層数分だけ繰り返し、最終層（表層）のエッチングが終了した後に所定の仕上げ工程を経て最終的なＰＷＢ１５０が完成する。
【００６７】
ここで、前述したように、ＰＷＢ１５０の所定位置には複数（本実施の形態では４個）の位置決め穴１５０Ａが設けられているが、これらの位置は、上記プレス工程において生じるＰＷＢ１５０の伸縮により、上記所定位置から任意方向にずれが生じる場合が多い。
【００６８】
次に、画像記録装置１００の走査露光時の作用を、図５を参照しつつ詳細に説明する。なお、図５は、画像記録装置１００におけるＰＷＢ１５０に対する露光制御を行うための機能的なブロック図である。
【００６９】
ラスター変換処理部１０４には、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）ステーションを含んで構成されたデータ作成装置２００により作成されたＰＷＢ１５０に露光記録すべき配線パターンを示すベクトルデータが入力される。そして、ラスター変換処理部１０４では、当該ベクトルデータがラスターデータ（ビットマップデータ）に変換されて、基板歪補正画像処理部１０６に出力される。
【００７０】
また、上記ベクトルデータは画像記録装置１００全体の動作を司るコントローラ１０２にもデータ作成装置２００から入力される。そして、コントローラ１０２では、当該ベクトルデータに基づき、ステージ１５２をガイド１５８に沿って移動させるための図示しない駆動装置により、走査方向に対する所望の倍率に対応した移動速度（走査速度）で移動させるための制御をステージ制御部１１２に対して実行させる。これにより、ステージ１５２に載置された配線パターン露光前のＰＷＢ１５０は、最下流の位置（図１に示される位置）からステージ移動方向への移動が開始される。
【００７１】
一方、複数（本実施の形態では、３台）のカメラ１６４によるＰＷＢ１５０に対する撮影画像を示す画像データは記録位置情報画像処理部１１０に順次入力される。そして、記録位置情報画像処理部１１０では、当該画像データに基づき、ステージ１５２上に載置されたＰＷＢ１５０の位置決め穴１５０Ａの位置が検出され、当該位置を示す位置情報（本発明の「位置情報」に相当。）が取得されて基板歪補正画像処理部１０６に入力される。
【００７２】
なお、ＰＷＢ１５０の位置決め穴１５０Ａの検出は、カメラ１６４から入力された画像データによって示される画像と、上記プレス工程を経ていない標準的なＰＷＢ１５０に対するカメラ１６４による撮影によって得られ、かつ記録位置情報画像処理部１１０に備えられた不図示のメモリに登録しておいた画像データにより示される画像とのパターン・マッチングにより得ることができる。また、上記不図示のメモリに標準的なＰＷＢ１５０における位置決め穴１５０Ａの位置を示す情報を予め記憶しておき、カメラ１６４から入力された画像データにおける、当該位置決め穴１５０Ａの位置を示す情報により示される位置を含む所定範囲内の領域に対応する画像データから、位置決め穴１５０Ａの形状である円形の画像を抽出することにより検出する方法等を適用することもできる。
【００７３】
このようにして得られた位置決め穴１５０Ａの位置は、プレス工程によるＰＷＢ１５０の任意方向の歪みに起因して、歪みが生じていない場合の位置から任意方向にずれている場合が多い。
【００７４】
任意方向の歪みが生じたＰＷＢ１５０に対し、ラスター変換処理部１０４により得られたラスターデータをそのまま用いて各層の配線パターンを形成した場合、結果的に得られるＰＷＢ１５０には、各層毎の配線パターンの相対位置に位置ずれが生じることになる。
【００７５】
そこで、基板歪補正画像処理部１０６では、前述した本発明の画像変形の原理に基づき、一例として図６に示すように、記録位置情報画像処理部１１０から入力された位置決め穴１５０Ａの実際の位置を示す位置情報に基づいて、ＰＷＢ１５０の変形に対応するように上記ラスターデータにより示される配線パターンを示す画像を変形させる。
【００７６】
ここで、本実施の形態に係る基板歪補正画像処理部１０６において行われるラスターデータの変換手順について、図７を参照しつつ詳細に説明する。なお、図７は、当該ラスターデータの変換を行う際に基板歪補正画像処理部１０６において実行される画像変形処理プログラムの流れを示すフローチャートである。
【００７７】
まず、ステップ２００では、記録位置情報画像処理部１１０から入力された位置情報を取得し、次のステップ２０２では、取得した位置情報により示される４つの位置決め穴１５０Ａの座標位置を、一例として図１０に示される点Ｐｉｊの各々の位置として適用して、コントロールポイントとなる点Ｄｉｊの各座標を（１４）式により導出する。
【００７８】
次のステップ２０４では、上記ステップ２０２において導出した点Ｄｉｊの各座標を用いて、（３）式により、変形後の配線パターンを示す画像の任意点（ｕ，ｖ）に対応する変形前の配線パターンを示す画像（すなわち、ラスター変換処理部１０４から入力されたラスターデータにより示される画像）の座標点Ｓ（ｕ，ｖ）を算出し、次のステップ２０６では、算出した座標点Ｓ（ｕ，ｖ）の上記ラスターデータにおける画素データを上記任意点（ｕ，ｖ）の画素データとして不図示の記憶手段に記憶する。
【００７９】
そして、次のステップ２０８では、以上のステップ２０４及びステップ２０６の処理を変形後の配線パターン画像の全ての画素について終了したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ２０４に戻って再びステップ２０４及びステップ２０６の処理を行い、肯定判定となった時点で本画像変形処理プログラムを終了する。
【００８０】
なお、上記ステップ２０４〜ステップ２０８の繰り返し処理を実行する際に、上記ステップ２０４では、それまでに処理対象としなかった点を上記任意点として適用する。ここで、上記ステップ２０４〜ステップ２０８の繰り返し処理において、ｖを０（零）で固定とし、ｕを０から１まで徐々に増加させることにより、変形前及び変形後の双方の座標系で、一例として図８に示される点線矢印の軌跡をスキャンすることになる。そして、ｕの１スキャン毎にｖを徐々に増加させることで全面のスキャンを実行することができ、この結果として変形後の配線パターン画像を示すラスターデータを得ることができる。
【００８１】
一方、画像記録制御部１０８では、基板歪補正画像処理部１０６において得られた変形後のラスターデータが用いられて、最終画像データとなる各記録素子ユニット１６６のオン／オフデータが生成される。そして、当該オン／オフデータを用い、ステージ１５２の移動に同期して、記録ヘッド１６２の各記録素子ユニット１６６のＤＭＤが制御され、配線パターンの画像記録が実行される。これにより、配線パターンを示す画像がＰＷＢ１５０に露光されることになる。なお、ラスター変換処理部１０４、基板歪補正画像処理部１０６、画像記録制御部１０８、記録位置情報画像処理部１１０の各々の作動はコントローラ１０２によって制御される。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態では、ＰＷＢ１５０に予め設けられた複数の位置決め穴１５０Ａの各々の位置を示す位置情報を取得し、当該位置情報に基づいて各々上記位置決め穴１５０Ａの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、当該コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した座標点の変形前の画像における画素情報を上記任意点の画素情報として適用することにより変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて変形後の画像をＰＷＢ１５０に記録しているので、ＰＷＢ１５０が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、本発明の基準マークとして、ＰＷＢ１５０に対して画像記録の際の位置決め用に予め設けられた位置決め穴１５０Ａを適用しているので、基準マークを設けるための新たな手段を要することなく、本発明を簡易かつ低コストに実現することができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、空間光変調素子としてＤＭＤを備えた記録素子ユニット１６６について説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用することもできる。例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Ｓｐａｃｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子（ＰＬＺＴ素子）や液晶光シャッタ（ＦＬＣ）等の液晶シャッターアレイなど、ＭＥＭＳタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、ＭＥＭＳとは、ＩＣ製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、ＭＥＭＳタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ（ＧＬＶ）を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子（ＧＬＶ）や透過型空間光変調素子（ＬＣＤ）を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。
【００８５】
また、上記の実施の形態における光源としては、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源、１個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する１本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源、複数の発光点が二次元状に配列された光源（たとえば、ＬＤアレイ、有機ＥＬアレイ等）、等が適用可能である。
【００８６】
さらに、本実施の形態の画像記録装置１００は、上述したプリント配線板の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト（ＤＦＲ；Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）の露光の他、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造工程におけるカラーフィルタの形成、ＴＦＴの製造工程におけるＤＦＲの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）の製造工程におけるＤＦＲの露光等の用途に好適に用いることができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、（３）式により、全ての処理対象とする点に対応する座標点Ｓ（ｕ，ｖ）の座標を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８８】
すなわち、ｖを固定値とした場合について着目すると、（３）式は、ｕによる一次関数であることが分かる。従って、ｖを決定すれば、初期値（開始点）及び増分（ｕの増分に対応する増分）も容易に求めることができる。これを用いることにより、その後の演算を単純な加算演算とすることができ、演算処理の高速化を図ることができる。
【００８９】
また、本実施の形態では、本発明の基準マークとしてＰＷＢ１５０に予め設けられている位置決め穴１５０Ａを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の基準マークとして、例えば、前回の配線パターンの記録時に記録しておいた位置決めマーク等を適用する形態とすることもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００９０】
また、本実施の形態で説明した画像記録装置１００の構成（図１〜図５参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９１】
更に、本実施の形態において説明した画像記録装置１００の走査露光時の処理の流れや画像変形処理（図７参照。）の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の画像記録装置及び画像記録方法によれば、記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録しているので、記録媒体が任意形状に歪む場合であっても高精度に画像の記録位置ずれを補正することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像記録装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る画像記録装置の記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）はＰＷＢに形成される露光済み領域を示す平面図であり、（Ｂ）は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図４】記録素子ユニットのドット配列状態を示す平面図である。
【図５】実施の形態に係る画像記録装置におけるＰＷＢに対する露光制御を行うための機能的なブロック図である。
【図６】実施の形態に係るラスターデータによって示される配線パターンを示す画像の変形状態の説明に供する平面図である。
【図７】実施の形態に係る画像変形処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る画像変形処理プログラムにより実行される画像の変形前後の座標系におけるスキャン状態の一例を示す平面図である。
【図９】本発明の原理の説明に供する説明図である。
【図１０】本発明の原理の説明に供する他の説明図である。
【図１１】本発明の原理の説明に供する他の説明図である。
【符号の説明】
１００ 画像記録装置
１０６ 基板歪補正画像処理部（導出手段、演算手段、生成手段）
１５０ ＰＷＢ（記録媒体）
１５０Ａ 位置決め穴（基準マーク）
１６２ 記録ヘッド（記録手段）
１６４ カメラ（取得手段）
Claims (4)
- 画像情報により示される画像が記録される記録媒体の変形に応じて当該画像を変形させて前記記録媒体に記録する画像記録装置であって、
前記記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得する取得手段と、
前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出する導出手段と、
前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録する記録手段と、
を備えた画像記録装置。 - 前記基準マークを、前記記録媒体に対して画像記録の際の位置決め用に予め設けられたものとした
請求項１記載の画像記録装置。 - 前記演算手段は、ＦＦＤ法により前記変形前の画像の座標点を演算する
請求項１又は請求項２記載の画像記録装置。 - 画像情報により示される画像が記録される記録媒体の変形に応じて当該画像を変形させて前記記録媒体に記録する画像記録方法であって、
前記記録媒体に予め設けられた複数の基準マークの各々の位置を示す位置情報を取得し、
前記位置情報に基づいて各々前記複数の基準マークの位置に対応する複数のコントロールポイントの座標を示すコントロールポイント座標情報を導出し、
前記コントロールポイント座標情報に基づいて変形後の画像における任意点に対応する変形前の画像の座標点を演算し、
演算した前記座標点の変形前の画像における画素情報を前記任意点の画素情報として適用することにより前記変形後の画像を示す画像情報を生成し、
生成した画像情報に基づいて前記変形後の画像を前記記録媒体に記録する
画像記録方法。
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