JP2006098719A - Exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、露光ヘッドに設置された空間光変調素子(2次元光変調器)等で画像データ(パターンデータ)に基づいて変調された光ビームによる投影画像を、回転されるドラムの曲面上に沿わされて連続的に搬送される長尺の可撓性記録媒体に、照射することにより所定のパターンで露光する露光装置に関する。 According to the present invention, a projected image by a light beam modulated based on image data (pattern data) by a spatial light modulator (two-dimensional light modulator) or the like installed in an exposure head is placed on a curved surface of a rotating drum. The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a long flexible recording medium that is continuously conveyed along a predetermined pattern by irradiating the flexible recording medium.
一般に用いられている露光装置のなかには、光ビームで記録媒体を走査することにより、この上に所望のイメージを描画する走査式のプリント基板露光装置,レーザフォトプロッタ,レーザプリンタ等の露光装置がある。 Among exposure apparatuses that are generally used, there are exposure apparatuses such as a scanning type printed board exposure apparatus, a laser photo plotter, and a laser printer that draw a desired image on a recording medium by scanning a recording medium with a light beam. .
このような露光装置では、例えば、プリント基板露光装置の場合に、記録媒体であるプリント配線基板用の基板材に対し、レーザ光を走査させて描画を行う。ここで用いるプリント配線基板用の基板材は、絶縁層の上に導体薄膜を形成し、その導体薄膜をフォトレジストで被覆して成る。 In such an exposure apparatus, for example, in the case of a printed circuit board exposure apparatus, drawing is performed by scanning a laser beam on a substrate material for a printed wiring board that is a recording medium. The substrate material for a printed wiring board used here is formed by forming a conductive thin film on an insulating layer and coating the conductive thin film with a photoresist.
このプリント基板露光装置は、このような基板材に対して画像データに基づいて変調されたレーザ光を走査することにより、そのフォトレジスト層に対して所望の基板パターンを感光させる。 This printed circuit board exposure apparatus scans the substrate material with a laser beam modulated based on image data, thereby exposing a desired substrate pattern to the photoresist layer.
このように露光処理されたプリント配線基板用の基板材は、プリント基板露光装置から取り外して、さらにフォトエッチング処理を施すことにより、プリント基板として完成する。 The substrate material for the printed wiring board thus exposed is removed from the printed board exposure apparatus and further subjected to photoetching to complete a printed board.
このように用いられる従来のプリント基板露光装置には、ロールシート状の記録媒体を送り出すローダと、この記録媒体を回収するためのアンローダとの間に、長尺帯状の記録媒体を張架する。この張架された記録媒体の部分を固定手段によって描画テーブルの描画面上に載置固定した状態で、この描画テーブルを、スライド手段によって高精度にスライド可能に構成する。また、ローダとアンローダとの間に張架された記録媒体の直上には、レーザ光を走査させる走査光学系を配置する。 In the conventional printed circuit board exposure apparatus used in this way, a long strip-shaped recording medium is stretched between a loader for feeding out a roll sheet-shaped recording medium and an unloader for collecting the recording medium. The drawing table is configured to be slidable with high precision by the sliding means in a state where the stretched portion of the recording medium is placed and fixed on the drawing surface of the drawing table by the fixing means. Further, a scanning optical system that scans the laser beam is disposed immediately above the recording medium stretched between the loader and the unloader.
そして、記録媒体の張架された部分が固定手段によって描画面上に固定されている描画テーブルを、スライド手段によって高精度で搬送しながら、走査光学系が、その描画テーブルとともに高精度でスライドしてゆく媒体に対し、画像データに基づいて変調されたレーザ光を走査することにより描画を行う。 The scanning optical system slides with the drawing table with high accuracy while the drawing table in which the stretched portion of the recording medium is fixed on the drawing surface by the fixing unit is conveyed with high accuracy by the sliding unit. Drawing is performed by scanning a laser beam modulated on the basis of image data on a moving medium.
また、この従来のプリント基板露光装置では、はじめの描画処理が終了後に再度描画処理を開始するため、描画テーブルの固定手段を解除し、記録媒体をローダのクランプローラ対で固定させるとともに、アンローダの駆動ローラ対で固定させて、ローダとアンローダの間に張架された記録媒体を不動の状態としてから、スライド手段によって描画テーブルをローダ側へ移動させる。次に、描画テーブルの固定手段により、記録媒体を描画テーブルの描画面上に固定させる。次に、ローダのクランプローラ対を開放させ、ローダの繰出ローラ対により、記録媒体を繰り出してたるみを形成させる。次に、スライド手段によって、描画テーブルをアンローダ側へ移動させつつ、走査光学系によって、その描画テーブルの描画面上に固定された記録媒体を走査させるとともに、アンローダの駆動ローラ対により、記録媒体をそのアンローダ内へ回収させて次の描画処理を終了する。なお、さらに次の描画処理を行う場合は、上述した動作を必要回数繰り返す(例えば、特許文献1参照。)。 Further, in this conventional printed circuit board exposure apparatus, the drawing process is started again after the first drawing process is completed, so that the drawing table fixing means is released, the recording medium is fixed by the clamp roller pair of the loader, and the unloader The drawing table is moved to the loader side by the slide means after the recording medium fixed between the drive roller pair is fixed and the recording medium stretched between the loader and the unloader is set in a stationary state. Next, the recording medium is fixed on the drawing surface of the drawing table by the drawing table fixing means. Next, the clamp roller pair of the loader is opened, and the recording medium is fed out by the loader feeding roller pair to form a slack. Next, while the drawing table is moved to the unloader side by the sliding means, the recording medium fixed on the drawing surface of the drawing table is scanned by the scanning optical system, and the recording medium is moved by the pair of driving rollers of the unloader. The next drawing process is completed after collecting in the unloader. In addition, when performing the next drawing process, the above-described operation is repeated as many times as necessary (see, for example, Patent Document 1).
このような従来のプリント基板露光装置では、描画処理を終えてから次の描画処理を開始するまでに、描画テーブルの固定手段を解除し、記録媒体をローダとアンローダとでそれぞれ固定し、スライド手段によって描画テーブルをローダ側へ移動し、描画テーブルの固定手段により記録媒体を描画テーブルの描画面上に固定し、次に、ローダのクランプローラ対を開放させ、ローダの繰出ローラ対により、記録媒体を繰り出してたるみを形成させる動作を完了するまで次の描画動作に移れないから露光処理している時間以外の待ち時間が多くなるので、生産性が低くなるという問題がある。
本発明は、上述した問題に鑑み、ドラム面上にある可撓性記録媒体の曲面に対し、曲面となる露光領域全体を高精度で露光処理することを可能とし、さらに、長尺の可撓性記録媒体を回転されるドラムの曲面に沿わせた状態で連続して搬送させるように構成することにより、ドラム面上にある可撓性記録媒体の曲面に対し連続して露光処理できるようにして、待ち時間を削減し、短時間に多くの露光処理を行って生産性を向上可能とする露光装置を新たに提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention makes it possible to perform exposure processing with high accuracy on the entire exposure area that is a curved surface of a flexible recording medium on a drum surface, and to make a long flexible film. The recording medium is continuously conveyed along the curved surface of the rotating drum so that the curved surface of the flexible recording medium on the drum surface can be continuously exposed. Thus, an object of the present invention is to newly provide an exposure apparatus that can reduce the waiting time and perform a lot of exposure processing in a short time to improve productivity.
本発明の請求項1に記載の露光装置は、可撓性記録媒体を表面に沿わせた状態で回転駆動されるドラムと、入射された光ビームを、平面の所定露光領域に対応した画像データに応じて各画素毎に変調する2次元光変調器を備えた露光ヘッドと、露光ヘッドから投射される露光用の光ビームを、ドラムに沿わされた可撓性記録媒体の円弧曲面における3次元の露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させる焦点距離調整手段と、を有することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus comprising: a drum that is rotationally driven in a state in which a flexible recording medium is placed along a surface; and an incident light beam that is image data corresponding to a predetermined exposure area on a plane. 3D on an arc curved surface of a flexible recording medium along a drum, with an exposure head provided with a two-dimensional light modulator that modulates each pixel in accordance with the exposure light beam and an exposure light beam projected from the exposure head Focal length adjusting means for focusing and forming an image over the entire exposure area.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の露光装置において、2次元光変調器を、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)で構成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first aspect, the two-dimensional optical modulator is constituted by a digital micromirror device (DMD).
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の露光装置において、焦点距離調整手段を、各々の焦点位置が可撓性記録媒体の円弧曲面に合致するマイクロレンズを設けたマイクロレンズアレイで構成したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first or second aspect, the focal length adjusting means is provided with a microlens in which each focal position matches an arcuate curved surface of the flexible recording medium. It is characterized by comprising a microlens array.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の露光装置において、マイクロレンズアレイが、全てのマイクロレンズを平面的に配置し、各々のマイクロレンズの焦点距離を可撓性記録媒体の円弧曲面と一致するように構成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the third aspect, the microlens array has all the microlenses arranged in a plane, and the focal length of each microlens is set to the arc of the flexible recording medium. It is characterized by being configured to coincide with a curved surface.
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の露光装置において、マイクロレンズアレイが、全てのマイクロレンズの焦点距離を一定にし、可撓性記録媒体の円弧曲面から焦点距離の長さを置いた平行な円弧曲面上に位置するように構成されたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the third aspect, the microlens array makes the focal length of all the microlenses constant, and the length of the focal length from the arcuate curved surface of the flexible recording medium. It is configured to be positioned on a parallel arcuate curved surface placed.
請求項6に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の露光装置において、焦点距離調整手段を、露光ヘッドの投影光学系から投射された露光用の光ビームが2次元の露光領域に対して結像するのを、可撓性記録媒体の円弧曲面である3次元の露光領域に結像させるよう変化させる、シリンドリカルレンズで構成したことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first or second aspect, the focal length adjusting means is a two-dimensional exposure region in which the exposure light beam projected from the projection optical system of the exposure head is two-dimensional. The image is formed with a cylindrical lens that changes the image so as to form an image on a three-dimensional exposure region that is an arc curved surface of a flexible recording medium.
前述のように構成することにより、ドラムの表面に沿わされた可撓性記録媒体の円弧曲面における3次元の露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させることにより適正に露光処理を行うことができる。また、長尺の可撓性記録媒体を回転駆動されるドラムで連続的に搬送しながら、常に露光処理を続けるように構成した場合には、待ち時間を削減し、短時間に多くの露光処理を行って生産性を向上できる。さらに、ドラムに巻き掛けることにより可撓性記録媒体を安定して保持しながら搬送して露光をできるから、露光処理の安定性を向上できる。 By configuring as described above, the exposure process can be appropriately performed by focusing and forming an image over the entire three-dimensional exposure area on the arcuate curved surface of the flexible recording medium along the surface of the drum. Can do. In addition, when the long flexible recording medium is continuously conveyed by the drum driven by rotation and the exposure process is always continued, the waiting time is reduced and many exposure processes are performed in a short time. Can improve productivity. Furthermore, since the flexible recording medium can be transported and exposed while being stably held by being wound around the drum, the stability of the exposure process can be improved.
本発明の露光装置によれば、ドラム面上にある可撓性記録媒体の曲面に対し、曲面となる露光領域全体を高精度で露光処理することが可能で、長尺の可撓性記録媒体を回転されるドラムの曲面に沿わせた状態で連続して搬送させるように構成した場合には、ドラム面上にある可撓性記録媒体の曲面に対し連続して露光処理することができるから、待ち時間を削減し、短時間に多くの露光処理を行って生産性を向上可能とするという効果がある。 According to the exposure apparatus of the present invention, it is possible to perform exposure processing with high accuracy on the entire exposure area that is a curved surface of the flexible recording medium on the drum surface, and to make a long flexible recording medium. Is continuously conveyed in a state along the curved surface of the rotating drum, it is possible to continuously expose the curved surface of the flexible recording medium on the drum surface. There is an effect that the waiting time can be reduced and productivity can be improved by performing many exposure processes in a short time.
本発明の露光装置に係わる実施の形態について、図1乃至図9を参照しながら説明する。 An embodiment relating to an exposure apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の実施の形態に係る露光装置は、図1に示すように、制御ユニットで自動制御されて、長尺帯状のシートに形成した可撓性記録媒体であるフレキシブルプリント配線基板材12を、回転駆動されるドラム10の外周面上に沿わせた状態で主走査方向に搬送しながら、複数設置された各露光ヘッド14によって、制御ユニットで画像データから生成した変調信号に基づき光源側から出射されたマルチビームを空間変調してフレキシブルプリント配線基板材12上に照射することにより露光処理を行う露光装置として構成する。
The exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, includes a flexible printed
図1に示すように、この露光装置は、装置本体の中央部に露光処理部11を配置し、この露光処理部11の一方の側部(図1に向かって左側部)に未露光の記録媒体供給部を配置し、露光処理部11の他方の側部(図1に向かって右側部)に露光済みの記録媒体回収部を配置して構成する。
As shown in FIG. 1, in this exposure apparatus, an
この未露光の記録媒体供給部は、未露光の長尺状フレキシブルプリント配線基板材12を巻装した供給リール60と、スペーサテープ巻取リール(図示せず)とを駆動ユニット(図示せず)に装着して構成する。
The unexposed recording medium supply unit includes a
この未露光の記録媒体供給部では、供給リール60から引き出したフレキシブルプリント配線基板材12をドラム10の外周面に密着するよう沿わせた状態でドラム10を回転駆動することにより搬送できるようにする為の張力設定手段であるダンサーローラ機構を介して露光処理部11の記録媒体搬送経路の入口に搬入するよう構成する。
In this unexposed recording medium supply unit, the flexible printed
このダンサーローラ機構は、例えば未露光の記録媒体供給部の出口側ローラ66と、露光処理部11のガイドローラ62との間にフレキシブルプリント配線基板材12をU字状に弛ませた部分にダンサーローラ68を転動するよう載置して構成する。なお、このダンサーローラ機構は、空気でフレキシブルプリント配線基板材12を吸引する構成の、いわゆるエアダンサーで代用することができる。
For example, the dancer roller mechanism is configured such that the flexible printed
このように構成した未露光の記録媒体供給部は、駆動ユニットが供給リール60を回転駆動することによってフレキシブルプリント配線基板材12を引き出しダンサーローラ機構を介して露光処理部11のドラム10の外周面上を通る搬送経路上に連続的に供給するよう構成する。
In the unexposed recording medium supply unit configured as described above, the drive unit rotates the
この供給リール60では、図示しないが、巻装したフレキシブルプリント配線基板材12同士が直接接触しないよう間にスペーサテープを挟み込んで巻装してある。このため未露光の記録媒体供給部では、搬出されるフレキシブルプリント配線基板材12と共に延び出してくるスペーサテープをスペーサテープ巻取リールに巻き取るように、駆動ユニットでスペーサテープ巻取リールを回転駆動する。
Although not shown, the
また、露光処理部11より搬送方向下流側に配置する露光済みの記録媒体回収部は、露光済の長尺状フレキシブルプリント配線基板材12を巻装する巻取りリール70と、スペーサテープ供給リール(図示せず)とを駆動ユニット(図示せず)に装着して構成する。
Further, the exposed recording medium recovery unit disposed on the downstream side in the transport direction from the
この露光済みの記録媒体回収部では、露光処理部11の記録媒体搬送経路の出口に接続された張力設定手段としてのダンサーローラ機構を介して、露光処理部11から搬出された露光済のフレキシブルプリント配線基板材12を巻取りリール70に巻装する。
In the exposed recording medium recovery unit, the exposed flexible print carried out from the
このダンサーローラ機構は、例えば露光処理部11の搬送方向下流側に配置した保持ローラ76と、露光済みの記録媒体回収部の入口側ローラ78との間にフレキシブルプリント配線基板材12をU字状に弛ませた部分に、ダンサーローラ68を転動するよう載置して構成する。
In this dancer roller mechanism, for example, the flexible printed
このように構成した露光済みの記録媒体回収部は、駆動ユニットが巻取りリール70を回転駆動することによって、露光処理部11からダンサーローラ機構を介して送り出されたフレキシブルプリント配線基板材12を、連続的に巻装して回収するよう構成する。
The exposed recording medium recovery unit configured as described above allows the flexible printed
さらに、この露光済みの記録媒体回収部では、図示しないが、巻取りリール70に巻装する際に、巻取りリール70に巻装されて行くフレキシブルプリント配線基板材12同士が直接接触しないよう、巻装面の間にスペーサテープを挟み込ませて巻装させる。そこで露光済みの記録媒体回収部では、搬入されるフレキシブルプリント配線基板材12にスペーサテープを沿わせて巻装できるように、スペーサテープ供給リールからスペーサテープを引き出すため駆動ユニットでスペーサテープ供給リールを回動させる。
Further, in the exposed recording medium collecting unit, although not shown, when winding on the take-
この露光装置本体の中央部に配置される露光処理部11には、未露光の記録媒体供給部から搬入されたフレキシブルプリント配線基板材12をドラム10の外周面に沿わせるように巻き掛けて、ドラム10の回動駆動動作に同期して搬送し、露光済みの記録媒体回収部へ至る搬送経路を設定する。
The flexible printed
この露光処理部11には、搬送経路の搬送方向上流側の上方位置に、アライメントユニット80を配置し、その搬送方向下流側に描画ユニットとしての露光ヘッドユニット82を配置する。
In the
このアライメントユニット80は、図示しないが、露光装置の筐体等の固定構造部に、ベース部84を取り付けて設置する。このベース部84には、平行な一対のレール部(図示せず)を設け、これにボールねじ機構で移動されるカメラベースを介してフレキシブルプリント配線基板材12の幅方向における所望の位置にレンズ部の光軸を合わせるように移動可能に、複数(本実施の形態では4台)のカメラ部86をそれぞれ装着する。
Although not shown, the
各カメラ部86は、図示しないが、カメラ本体の下面にレンズ部を設けると共に、レンズ部の突出先端部にリング状のストロボ光源(LEDストロボ光源)を取付ける。そして、このカメラ部86では、ストロボ光源からの光をフレキシブルプリント配線基板材12へ照射し、その反射光がレンズ部を介してカメラ本体で撮像されるようにして、フレキシブルプリント配線基板材12の端部又はマーク(図示せず)等を検出する。
Although not shown, each
図1に示した露光処理部11に配置する描画ユニットとしての露光ヘッドユニット82は、図示しないが、搬送されているフレキシブルプリント配線基板材12の幅方向両端部の外側にそれぞれ立設された支柱に取り付けて設置する。
Although not shown, the
この描画ユニットとしての露光ヘッドユニット82は、レーザ露光装置として構成するもので、複数の露光ヘッド14をm行n列(例えば、2行4列で合計8個)の略マトリックス状に配列し、この複数の露光ヘッド14の行が、フレキシブルプリント配線基板材12の幅方向(搬送方向に直交する方向であって、フレキシブルプリント配線基板材12の搬送方向である走査方向に直交する方向に相当する)に沿うように配置する。
The
図9に示すように、露光ヘッド14による露光エリア16は、例えば送り方向(主走査方向)を短辺とする矩形状に構成する。この場合、フレキシブルプリント配線基板材12には、その走査露光の移動動作に伴って帯状の露光済み領域18が形成される。
As shown in FIG. 9, the
図7に示すように、この露光ヘッド14は、それぞれ入射された光ビームを、平面の所定露光領域に対応した画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子(2次元光変調器)として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)20を備えている。この2次元光変調器であるDMD20は、データ処理手段とミラー駆動制御手段を備えた制御ユニット(制御手段)22により駆動制御される。
As shown in FIG. 7, the
この制御ユニット22のデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、露光ヘッド14にDMD20の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御(各マイクロミラー反射面の角度の制御)するための制御信号を生成する。
The data processing unit of the
露光ヘッド14におけるDMD20の光入射側には、マルチビームをレーザ光として射出する照明装置である光源ユニット24からそれぞれ引き出されたバンドル状光ファイバ28が接続される。
Connected to the light incident side of the
光源ユニット24は、複数の半導体レーザチップから射出された紫外線等のレーザ光を合波して光ファイバに入力する合波モジュール26が複数個設置されている。各合波モジュール26から延びる光ファイバは、合波したレーザ光を伝搬する合波光ファイバであって、複数の光ファイバが1つに束ねられてバンドル状の光ファイバ(ファイババンドル)28として形成され、出射するレーザ光の強度を向上するよう構成されている。
The
この露光ヘッド14におけるDMD20の光入射側には、バンドル状光ファイバ28の接続端部から出射されたレーザ光を、ロッドレンズ等を有する光学レンズを通しDMD20に向けて反射するミラー32とを備えた照明光学系を配置する。
On the light incident side of the
このDMD20は、図8に示すように、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、600個×800個)の微小ミラーであるマイクロミラー36を格子状に配列したミラーデバイスとして全体がモノリシック(一体型)に構成されている。
As shown in FIG. 8, the
各ピクセルの最上部に配設されるマイクロミラー36の表面には、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。また、各マイクロミラー36の下面中央には、支柱34が突設されている。
A material having high reflectivity such as aluminum is deposited on the surface of the
このDMD20は、各ピクセルに対応して、通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル38上にそれぞれ設けられたヒンジ40に、マイクロミラー36に突設された支柱34の基端部を取り付けて、ヒンジ40を軸としてマイクロミラー36を対角線方向に±a度(±10度)傾斜可能に装着して構成する。
This
また、このDMD20では、SRAMセル38上のマイクロミラー36が傾斜する対角線方向の両端部にそれぞれ構成された各ミラー アドレス エレクトロード(Mirror Address Electrode)42の一方側又は他方側に蓄えた電荷による静電気力を利用して、マイクロミラー36がオン状態である+a度に傾いた状態又はマイクロミラー36がオフ状態である−a度に傾いた状態に駆動制御可能に構成されている。
Further, in this
このように構成されたDMD20では、SRAMセル38にデジタル信号が書き込まれると、画像信号に応じて、DMD20の各ピクセルにおけるマイクロミラー36が、それぞれ対角線を中心としてDMD20が配置された基板側に対してオン状態である+a度に傾いた状態又はオフ状態である−a度に傾いた状態となるように制御され、DMD20に入射された光をそれぞれのマイクロミラー36の傾き方向へ反射させる。
In the
このオン状態のマイクロミラー36により反射された光は露光状態に変調され、DMD20の光出射側に設けられた投影光学系(図7参照)へ入射する。またオフ状態のマイクロミラー36により反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体(図示省略)に入射する。
The light reflected by the on-
次に、露光ヘッド14におけるDMD20の光反射側に設けられる投影光学系(結像光学系)について説明する。図7に示すように、露光ヘッド14におけるDMD20の光反射側に設けられる投影光学系(結像光学系)は、DMD20の光反射側の露光面にあるフレキシブルプリント配線基板材12上に結像するため、DMD20の側からフレキシブルプリント配線基板材12へ向って順に、第1の結像光学レンズ系44,46と、中間結像部であるマイクロレンズアレイ48と、第2の結像光学レンズ系52,54及びオートフォーカス用のプリズムペア56との各露光用の光学部材が配置されて構成されている。なお、この露光ヘッド14では、図示しないが、マイクロレンズアレイ48の光路上の前後近傍位置に、それぞれアパーチャアレイを配置して構成しても良い。
Next, a projection optical system (imaging optical system) provided on the light reflection side of the
このように構成された露光ヘッド14では、DMD20の光反射側に設けられた、第1の結像光学レンズ系44,46とマイクロレンズアレイ48とを通り、第2の結像光学レンズ系52,54から投射された光ビームを、プリズムペア56のオートフォーカス機能によって露光ヘッド14の外周面上に置かれたフレキシブルプリント配線基板材12上に焦点を合わせて結像させて露光する。なお、投影光学系における各第1の結像光学レンズ系44,46、第2の結像光学レンズ系52,54は、図1においてそれぞれ1枚のレンズとして示されているが、複数枚のレンズ(例えば、凸レンズと凹レンズ)を組み合せたものであっても良い。
In the
次に、この露光ヘッド14によって、ドラム10の外周面に沿わされて円弧状に湾曲した曲面となるフレキシブルプリント配線基板材12の表面(3次元の被露光面)に高精度で露光処理できるようにするため、露光ヘッド14内に設置したDMD20からフレキシブルプリント配線基板材12に至るまでの露光用光ビームの光路上に配置する、露光ヘッド14で一時に露光する露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させる焦点距離調整手段について説明する。
Next, the
この焦点距離調整手段は、DMD20の各マイクロミラー36で反射された各レーザビームが、それぞれドラム10に巻き掛けられて円弧状に湾曲したフレキシブルプリント配線基板材12の曲面上に焦点を合わせて結像されるように焦点距離を変化させる、露光ヘッド14に関する光学系の光学部材によって構成する。
This focal length adjusting means focuses each laser beam reflected by each
この焦点距離調整手段は、例えば、図1、図2乃至図4及び図7に示すように、露光ヘッド14の投影光学系で用いる中間結像部であるマイクロレンズアレイ48で構成することができる。このマイクロレンズアレイ48は、光源ユニット24から光ファイバ28を通じて照射されたレーザ光を反射するDMD20の各マイクロミラー36に1対1で対応する複数のマイクロレンズ47が一体的に成形されたものであり、各マイクロレンズ47は、それぞれ第1の結像光学レンズ系44,46を透過した各レーザビームの光軸上にそれぞれ配置されている。
For example, as shown in FIGS. 1, 2 to 4, and 7, the focal length adjusting unit can be configured by a
この焦点距離調整手段を構成するマイクロレンズアレイ48は、各マイクロレンズ47を通る各レーザビームがそれぞれ円弧状に湾曲したフレキシブルプリント配線基板材12の曲面上に焦点を合わせて結像されるように、各マイクロレンズ47の焦点距離を設定して構成する。
The
この円筒状のドラム10に巻き掛けられた上に凸となる円弧曲面となるフレキシブルプリント配線基板材12の表面に対応した焦点距離調整手段を構成するマイクロレンズアレイ48では、マイクロレンズアレイ48をドラム10外周面の接線(ドラム10の中心軸と直交する方向の接線)と平行に配置する場合に、マイクロレンズアレイ48の搬送方向に対して中央部に位置するマイクロレンズ47の焦点距離よりも、マイクロレンズアレイ48の搬送方向に対して両端部側に位置するマイクロレンズ47の焦点距離の方が長くなるようにして像面湾曲を補正するよう構成する。
In the
このように構成する場合には、図3及び図4に示すように、各マイクロレンズ47の焦点距離を、L=M2×dの式を利用して算出し設定することができる。ここで、Lは、露光面上での焦点距離の差、Mは、露光ヘッド14の倍率、dは、最も焦点距離が短いマイクロレンズ47に対する各マイクロレンズ47の焦点位置の差である。
In the case of such a configuration, as shown in FIGS. 3 and 4, the focal length of each microlens 47 can be calculated and set using the formula L = M 2 × d. Here, L is a difference in focal length on the exposure surface, M is a magnification of the
このマイクロレンズアレイ48では、各マイクロレンズ47の露光面上での焦点距離の差Lが、フレキシブルプリント配線基板材12の円弧曲面と一致するように各マイクロレンズ47の焦点位置の差を決定する。
In this
すなわち、このマイクロレンズアレイ48では、マイクロレンズ47を平面的に配置し、各々のマイクロレンズ47の焦点距離をフレキシブルプリント配線基板材12の円弧曲面と一致するように構成する。
That is, in the
なお、露光装置を図示しないが、所定サイズに切断したフレキシブルプリント配線基板材を円筒面の内側に沿わせて露光処理するいわゆるインナードラム方式の露光装置として構成する場合には、マイクロレンズアレイ48における各マイクロレンズ47の焦点距離を、前述とは逆に、中央部に位置するマイクロレンズ47の焦点距離よりも、マイクロレンズアレイ48の搬送方向に対して両端部側に位置するマイクロレンズ47の焦点距離の方が短くなるように構成する。
Although the exposure apparatus is not shown in the drawing, when it is configured as a so-called inner drum type exposure apparatus that exposes a flexible printed wiring board material cut to a predetermined size along the inside of the cylindrical surface, in the
次に、焦点距離調整手段を構成するマイクロレンズアレイ48の他の構成例について、図5により説明する。この図5に示すマイクロレンズアレイ48では、各マイクロレンズ47を同じ曲率に形成する(焦点距離の長さが同じになるように形成する)と共に、各マイクロレンズ47が、フレキシブルプリント配線基板材12の円弧曲面から焦点距離の長さを置いた平行な円弧曲面上に位置するように構成する。
Next, another configuration example of the
このように構成することにより、各マイクロレンズ47がそれぞれフレキシブルプリント配線基板材12の円弧曲面から焦点距離の長さを置いた位置に対応するので、これらマイクロレンズ47を通った各レーザビームは、それぞれ円弧状に湾曲したフレキシブルプリント配線基板材12の曲面上に焦点を合わせて結像される。よって、このように構成した場合には、露光ヘッド14による露光領域全面に対し、すべてのレーザビームの焦点を合わせて、DMD20の投影画像を3次元に展開されたフレキシブルプリント配線基板材12の曲面上に精度良く露光処理できる。
With this configuration, each microlens 47 corresponds to a position where the length of the focal length is set from the arcuate curved surface of the flexible printed
次に、この露光ヘッド14に用いる焦点距離調整手段を、結像光学系の途中に入れた凹レンズで構成した構成例について、図6により説明する。
Next, a configuration example in which the focal length adjusting means used in the
この焦点距離調整手段は、露光ヘッド14の投影光学系から投射された露光用の光ビームが2次元の露光領域(平面の露光領域)に対して結像するのをフレキシブルプリント配線基板材12の円弧曲面である3次元の露光領域に結像させるよう変化させる、シリンドリカルレンズ100で構成する。
This focal length adjusting means forms an image of the exposure light beam projected from the projection optical system of the
このシリンドリカルレンズ100は、ドラム10の中心軸と平行に配置するもので、ドラム10の外周面上にそうように配置されるフレキシブルプリント配線基板材12の露光面の曲面における全幅に対応するよう、露光面の曲面と平行に形成された凹面レンズとして構成する。
The
このシリンドリカルレンズ100は、露光ヘッド14から投射された露光用の光ビームが図6に示す平面E上にのる2次元の露光領域(平面の露光領域)に結像するのを、フレキシブルプリント配線基板材12の露光面の曲面(3次元の露光領域)上に結像させるようにする作用を奏する。
The
なお、このシリンドリカルレンズ100は、フレキシブルプリント配線基板材12の露光面の曲面(3次元の露光領域)上に結像させる際に、フレキシブルプリント配線基板材12上の3次元の露光領域内に投射される各露光用のレーザビームが、図6に実線で示すように主走査方向(搬送方向)の上流側と下流側とでそれぞれ外側に広がる場合には、図示しないが、補正レンズを利用して、各露光用のレーザビームの光路を図6に破線で例示するように補正しても良い。
The
さらに、フレキシブルプリント配線基板材12の露光面が上に凸の円弧曲面となっているので、図6に破線で例示するように各露光用のレーザビームの光路を平面E上で広がらないように補正して露光しても、このフレキシブルプリント配線基板材12を平面状態に戻したときに露光された画像が主走査方向(搬送方向)の上流側と下流側とでそれぞれ外側に広がる画像のひずみを生じる。これを補正する場合には、例えば別の補正レンズを利用して補正することにより、さらに精度良く画像を形成するようにしても良い。
Further, since the exposure surface of the flexible printed
次に、上述のように構成した本実施の形態に係わる露光装置の作用及び動作について説明する。 Next, the operation and operation of the exposure apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described.
この露光装置では、露光処理を行う対象となるフレキシブルプリント配線基板材12を未露光の記録媒体供給部から張力設定手段であるダンサーローラ機構を介して露光処理部11を通り、張力設定手段であるダンサーローラ機構を介して露光済みの記録媒体回収部へ至る搬送経路上にセットする。
In this exposure apparatus, the flexible printed
次に、この露光装置では、ドラム10を回転駆動させてフレキシブルプリント配線基板材12を送りながら、所定間隔でカメラ部86によってフレキシブルプリント配線基板材12上のマーク等を撮影して画像記録位置補正(露光開始時期補正)も含めた処理を行う。
Next, in this exposure apparatus, while rotating the
次に、この露光装置では、各露光ヘッド14によってフレキシブルプリント配線基板材12への露光を行う。この露光処理では、各露光ヘッド14が制御ユニット(図示せず)で変形処理された露光データに基づいて、DMD20にレーザ光を照射し、このDMD20のマイクロミラーがオン状態とされたときに反射されたレーザ光が光学系により設定された光路を通ってフレキシブルプリント配線基板材12上に結像されることにより行われる。
Next, in this exposure apparatus, the flexible printed
この露光装置では、ドラム10に巻き掛けられたフレキシブルプリント配線基板材12をドラム10の回転動作に同期して連続的に主走査方向に搬送しながらレーザ露光して描画する。よって、この露光装置は、記録媒体を往路でアライメント調整のための処理をし、復路で露光処理するものと比較して、常に露光処理を連続して行えるから、生産性を高めることができる。
In this exposure apparatus, the flexible printed
なお、本実施の形態では、レーザ露光装置として構成した露光ヘッドユニット82の露光ヘッド14に用いる空間変調素子としてDMD20を用い、点灯時間を一定にしてオン/オフすることでドットパターンを生成するように構成し、又はオン時間比(デューティ)制御によるパルス幅変調を行ってドットパターンを生成するように構成してもよい。また、1回の点灯時間を極めて短時間として、点灯回数によってドットパターンを生成してもよい。
In this embodiment, a
さらに、本実施の形態では、空間光変調素子としてDMD20を備えた露光ヘッド14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、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Special Light Modulator)や、透過型空間光変調素子(LCD)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)の液晶シャッターアレイ等、MEMSタイプ以外の空間光変調素子をDMDに代えて用いることができる。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。
Further, in the present embodiment, the
また、こ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)、等を適用可能である。 As a light source in this embodiment, a fiber array light source provided with a plurality of combined laser light sources, one optical fiber that emits laser light incident from a single semiconductor laser having one light emitting point A fiber array light source in which the provided fiber light sources are arrayed, a light source in which a plurality of light emitting points are arranged two-dimensionally (for example, an LD array, an organic EL array, etc.), and the like can be applied.
また、この露光装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料の何れも使用することができる。フォトンモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはGaN系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはAlGaAs系半導体レーザ(赤外レーザ)、固体レーザが使用される。 The exposure apparatus can use either a photon mode photosensitive material in which information is directly recorded by exposure or a heat mode photosensitive material in which information is recorded by heat generated by exposure. When using a photon mode photosensitive material, a GaN-based semiconductor laser, a wavelength conversion solid-state laser, or the like is used for the laser device. When using a heat mode photosensitive material, an AlGaAs-based semiconductor laser (infrared laser), A solid state laser is used.
なお、本発明の露光装置は、長尺帯状の可撓性記録媒体としてのフレキシブルプリント配線基板材12に描画処理する外に、ディスプレイ用基板に描画処理する装置として構成しても良い。
Note that the exposure apparatus of the present invention may be configured as an apparatus that performs drawing processing on a display substrate in addition to drawing processing on the flexible printed
また、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。 Further, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
10 ドラム
11 露光処理部
12 フレキシブルプリント配線基板材
14 露光ヘッド
16 露光エリア
36 マイクロミラー
47 マイクロレンズ
48 マイクロレンズアレイ
60 供給リール
68 ダンサーローラ
70 巻取りリール
82 露光ヘッドユニット
100 シリンドリカルレンズ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
入射された光ビームを、平面の所定露光領域に対応した画像データに応じて各画素毎に変調する2次元光変調器を備えた露光ヘッドと、
前記露光ヘッドから投射される露光用の光ビームを、前記ドラムに沿わされた前記可撓性記録媒体の円弧曲面における3次元の露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させる焦点距離調整手段と、
を有することを特徴とする露光装置。 A drum that is rotationally driven with the flexible recording medium along the surface;
An exposure head including a two-dimensional light modulator that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image data corresponding to a predetermined exposure area on a plane;
Focal length adjustment means for focusing and imaging an exposure light beam projected from the exposure head over the entire three-dimensional exposure area on the arcuate curved surface of the flexible recording medium along the drum. When,
An exposure apparatus comprising:
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