JP2007304546A5

JP2007304546A5 -

Info

Publication number: JP2007304546A5
Application number: JP2006264370A
Authority: JP
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2026-09-28

Description

アライメントユニット及びこれを用いた画像記録装置

この発明は、複数のカメラを備えたアライメントユニットと、露光ヘッドに設置された複数の画素を画像データ（パターンデータ）に基づいて選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段である空間光変調素子（２次元光変調器）等から出射された各光ビームを光学素子により１画素毎に集光させて記録媒体に照射しながら、露光ヘッドと記録媒体を載置した記録ステージとを、相対的に移動させる際の誤差をアライメントユニットを用いて補正して走査することにより所定のパターンで記録する画像記録装置とに関する。

一般に、記録媒体、例えば、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露光するためにフラットベッド型の画像記録装置が用いられている。

このフラットベッド型の画像記録装置では、記録ステージ上に記録媒体を載置し、この記録ステージを定盤上に設置した摺動レールに沿って移動させることにより記録媒体を主走査方向に移動しながら、露光ヘッドから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記録媒体上に照射することにより露光処理を行う。

このようなフラットベッド型の画像記録装置では、解像度を高くするため、光ビームの走査位置の精度を上げる必要がある。

そこで、従来のフラットベッド型の画像記録装置では、画像記録位置を補正するため、記録媒体の所定複数位置（例えば、矩形状の記録媒体における四隅位置）に予め位置決め用の透孔等のマークを設け、画像記録装置側にカメラユニットを設ける。

そして、このフラットベッド型の画像記録装置では、記録ステージを往路移動させる際に、記録ステージが移動している状態でカメラユニットにより記録媒体の位置決め用マークを撮像し、記録ステージの移動速度及びカメラユニットの撮像素子のシャッタースピードにより生じる、位置決め用マークの変形を予測しておくことで、読み取った変形したマークであっても確実に記録媒体と露光ヘッドとの相対位置を認識して記録媒体に関する位置ずれを検出し、この検出された位置ずれを修正するように画像記録位置を補正する処理をしてから、記録ステージを復路移動させる際に、露光ヘッドから記録媒体の位置に対応して空間変調されたマルチビームを照射することにより露光処理を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このように画像記録装置において、カメラユニットで記録媒体に形成したマークを撮像して記録媒体と露光ヘッドとの位置ずれを補正する処理を行う場合には、位置決め用マークの位置を高精度（ミクロンオーダの精度）で検出するため、高解像度を有するカメラユニットで撮影してカメラの視野中の座標位置を特定すると共に、記録ステージ上の記録媒体に設けた位置決め用マークを撮影するのに適した位置に配置したカメラユニットの座標位置を高精度で特定することが条件となる。

また、この画像記録装置で位置ずれ補正処理を行うために記録媒体に予め設ける複数の位置決め用マークは、記録媒体を記録ステージ上に位置決めして載置する作業工程において記録媒体の表裏及び上下を判別するマークとすると共に記録媒体の表面が向く方向を判別するマークとして兼用する場合がある。

このような場合には、例えば、矩形状の記録媒体における四隅の各所定位置にそれぞれ位置決め用マークとして透孔を穿孔するものにおいて、正方形又は長方形の４個の頂点における、３個までの頂点の位置に位置決め用マークの透孔を穿孔し、残りの１個の位置決め用マークの透孔を正方形又は長方形の頂点の位置から一の辺に沿って所定距離移動した所定シフト位置に穿孔して構成する。

このような複数の位置決め用マークを配置構成した記録媒体では、作業者が手に記録媒体を持ったときに所定シフト位置にある位置決め用マークが前後左右の四隅の内の所定の隅（例えば、手前の左隅）にある状態で記録ステージ上に載置すれば、記録媒体の表面（記録面）を上にして記録媒体の後端を記録ステージの後端側にした正しいセット状態で記録ステージ上に載置することができる。

しかし、このように１個の位置決め用マークの透孔を正方形又は長方形の頂点の位置からシフトさせて構成した場合には、正方形又は長方形の頂点位置上にある位置決め用マークを検出するカメラユニットを配置する範囲と、この頂点位置上にある位置決め用マークに対して記録ステージの搬送方向と直交する方向にシフトされた位置決め用マークを検出するカメラユニットを配置する範囲とが重なってしまい、画像記録装置本体にシフトされた位置決め用マークを検出するカメラユニットを設置できなくなる場合があるという問題がある。

さらに、カメラ自体のサイズなどからくる物理的な配置位置の制約から、マーク位置によっては、記録ステージの搬送方向と直交する方向におけるマーク位置の読取りが困難となる問題もある。
特開２００５−１３２０９５号公報

本発明は、上述の点に鑑み、記録媒体の搬送方向に対して搬送方向上流側と搬送方向下流側とにそれぞれ設けた位置決め用マークを、相互に搬送方向に直交する方向にシフトして配置した場合でも、各位置決め用マークに対応して配置したアライメントユニットの各カメラユニットによって撮影して位置検出を行い、記録媒体と露光ヘッドとの位置ずれを補正して高精度な画像を記録可能とする、アライメントユニット及びこれを用いた画像記録装置を新たに提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の画像記録装置は、露光時に基準とする複数のマークを持つ記録媒体を載置したステージと、露光ヘッド及びアライメントユニットとを相対的に一方に移動させる往路工程で検出した記録媒体の位置情報に基づいて、記録媒体を載置したステージと、露光ヘッド及びアライメントユニットとを相対的に他方に移動させる復路工程で、露光ヘッドと記録媒体との間の相対的な位置誤差を補正して露光処理する画像記録装置において、少なくとも２つのカメラと、前記少なくとも２つのカメラをそれぞれ前記相対移動の方向と交差する方向に移動させるための少なくとも２つの移動機構であって、前記少なくとも２つのカメラの視野が、前記相対移動の方向に沿って少なくとも部分的に重なる位置関係となることが許容されるように配置された移動機構と、を有することを特徴とする。

上述のように構成することにより、マークと位置決め用マークとの間の搬送方向に直交する方向の距離が、２つのカメラを最も接近して配置したときの２つのカメラの視野の距離よりも短い場合（カメラサイズによって決まる２つのカメラの物理的配置制約がある場合）でも、これらのカメラの配置位置を記録媒体の搬送方向に直交する方向に対して自由に設定できるので、各カメラを対応するマーク又はシフトした位置決め用マークを撮影可能な状態に配置できる。また、記録媒体上の任意の位置に構成された２つの接近して配置されたマークを個別のカメラで撮影する必要がある場合でも、一方のカメラをベース部材の一方の側面に配置し他方のカメラをベース部材の他方の側面に配置することによって、これらカメラの搬送方向に直交する方向に対する間隔を実質的に短く設定して撮影することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置において、記録媒体に設けた、往路工程で最後に読み取る記録媒体後端側のマーク又はシフトした位置決め用マークを撮影するためのカメラを、ベース部材における往路方向上流側に配置して構成したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、請求項１に記載の発明の作用、効果に加えて、ステージを往復動作させることによって１回の露光処理動作を行う際に、記録媒体を載置したステージを初期位置から移動を開始して、記録媒体の往路方向上流側にある最後に読み取る記録媒体後端側のマーク又はシフトした位置決め用マークをアライメントユニットにおける往路方向上流側に配置したカメラで撮影したときの位置を移動完了位置に設定することができる。よって、ステージの露光処理時の往復動作のストロークを最短にし、記録媒体の位置情報を取得するのに要する時間を短縮して、露光処理の作業効率を向上することができる。さらに、ステージの露光処理時の往復動作のストロークを最短にすることにより、高い剛性が要求される重量物である設置台におけるステージの移動方向の全長を最小必要限度まで短縮することができるので、装置全体の小型化を図り、廉価な製品を提供できる。

本発明の請求項３に記載のアライメントユニットは、露光ヘッドと相対移動される記録媒体上の複数の基準マークを撮影するためのアライメントユニットであって、少なくとも２つのカメラと、少なくとも２つのカメラをそれぞれ相対移動の方向と交差する方向に移動させるための少なくとも２つの移動機構であって、少なくとも２つのカメラの視野が、相対移動の方向に沿って少なくとも部分的に重なる位置関係となることが許容されるように配置された移動機構と、移動機構に対して停止状態にある少なくとも２つのカメラの位置をそれぞれ測定して位置誤差の補正を行う手段と、を備え、停止状態にあり且つ位置誤差が補正された少なくとも２つのカメラによって複数の基準マークを撮影することを特徴とする。

上述のように構成することにより、２つのマーク間の搬送方向に直交する方向の距離が、２つのカメラを最も接近して配置したときの２つのカメラの視野の距離よりも短い場合（カメラサイズによって決まる２つのカメラの物理的配置制約がある場合）でも、これらのカメラの配置位置を記録媒体の搬送方向に直交する方向に対して自由に設定できるので、各カメラを対応するマーク又はシフトした位置決め用マークを撮影可能な状態に配置できる。

本発明の請求項４に記載の画像記録装置は、複数設けられた前記カメラのうち少なくとも一方を前記搬送方向上流側に、他方を前記搬送方向下流側にずらし、且つ搬送方向と直交する方向にずらして配置したことを特徴とする。

上述のように構成することにより、複数のカメラの視野を隣接させてマークの読取不良を防止し、あるいは搬送方向上流側に設けられたマークを上流側のカメラで、下流側に設けられたマークは下流側のカメラで読み取ること等が可能なので、工程時間を短縮することができる。

本発明の請求項５に記載のアライメントユニットは、複数設けられた前記カメラのうち少なくとも一方を前記搬送方向上流側に、他方を前記搬送方向下流側にずらし、且つ搬送方向と直交する方向にずらして配置したことを特徴とする。

本発明のアライメントユニット及びこれを用いた画像記録装置によれば、記録媒体の搬送方向に対して搬送方向上流側と搬送方向下流側とにそれぞれ設けた位置決め用マークを相互に搬送方向に直交する方向にシフトして配置すると共に、装置本体側に各位置決め用マークに対応して配置したアライメントユニットの各カメラユニットによって、各々対応する位置決め用マークを撮影してそれぞれの位置検出を行い、記録媒体と露光ヘッドとの位置ずれを補正して高精度な画像を記録できるという効果がある。

＜装置本体＞
本発明のアライメントユニット及びこれを用いた画像記録装置に関する実施の形態について、図１乃至図６を参照しながら説明する。

図１の概略斜視図に示すように、本実施の形態に係る露光装置１０は、図示しない制御ユニットで駆動制御されるいわゆるフラットベッド型のマルチビーム露光装置として構成する。この露光装置１０は、移動ステージ１４の平面上にＦＰＤ基板素材等である記録媒体１２を吸着して保持し、この移動ステージ１４により記録媒体１２を主走査方向に移動しながら、スキャナ２４に設置した露光ヘッド３０により、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記録媒体１２上に照射することにより露光処理を行うように構成する。

この露光装置１０では、脚部１６に支持された厚い板状の設置台１８の上面に、ステージ移動方向に沿って延びた２本のリニアガイド装置２０を設置する。移動ステージ１４は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置すると共に、リニアガイド装置２０によって往復移動可能に装着する。

この露光装置１０は、移動ステージ１４をステージ移動方向（主走査方向）に移動させるリニアモータ等の移動機構（図示省略）と、移動ステージ１４の移動にともなってパルス信号を出力するリニアエンコーダ（図示省略）とを備え、リニアエンコーダのパルス信号を検出することにより移動ステージ１４の位置情報および走査速度を検出して移動動作を精密に制御可能に構成する。この移動ステージ１４は、その上面に記録媒体１２を位置決めして配置できるように構成する。

この露光装置１０では、設置台１８の中央部における移動ステージ１４の移動経路の両側にそれぞれゲート２２を立設する。このゲート２２には、ステージ移動方向に対して一方の縦側にスキャナ２４を橋渡すように配置し、他方の縦側に記録媒体１２に設けたマークの位置検出手段としての複数のカメラ２６を装着したアライメントユニット２５を橋渡すように配置する。

この露光装置１０では、ゲート２２に対してスキャナ２４を往路方向上流側（往路方向前方側）に配置し、カメラ２６を往路方向下流側（往路方向奥側）に配置し、スキャナ２４とカメラ２６とが、移動ステージ１４の移動経路の上方所定位置に配置されるように構成する。

この露光装置１０では、１回の露光処理動作を、移動ステージ１４を往復動作させることによって行う。すなわち、この露光装置１０では、記録媒体１２を載置した移動ステージ１４を初期位置からスキャナ２４とアライメントユニット２５との下を通して移動完了位置へ移動する往路の工程で、アライメントユニット２５で移動ステージ１４上に載置した記録媒体１２の位置情報を取得し、この位置情報に基づいてスキャナ２４と記録媒体１２との間の相対的な位置誤差を補正する処理を伴って、移動ステージ１４を移動完了位置から初期位置へ移動する復路の動作の際にスキャナ２４によって走査露光処理を行う。

また、この露光装置１０で露光処理する対象となる記録媒体１２には、アライメントユニット２５のカメラ２６で撮影して位置を検出するのに利用するマーク１１を所定位置に配設する。この露光装置１０で利用する記録媒体１２では、マーク１１を透孔で構成し、記録媒体１２の表面に描くことが可能な正方形又は長方形の４個の頂点における、３個までの頂点の位置に位置決め用マーク１１としての透孔を穿孔し、残りの１個のシフトした位置決め用マーク１１Ａとしての透孔を正方形又は長方形の頂点の位置から一の辺に沿って所定距離移動した所定シフト位置に穿孔して構成する。

なお、このように四角形の３個の頂点位置に透孔を穿孔して形成した位置決め用マーク１１とシフトした位置に透孔を穿孔して形成した位置決め用マーク１１Ａとを設けた記録媒体１２では、作業者が手に記録媒体を持ったときにシフトした位置決め用マーク１１Ａを前後左右の四隅の内の所定の隅（例えば、手前の左隅）にある状態にして記録ステージ上に載置することにより、一義的に、記録媒体１２の表面（記録面）を上にして記録媒体１２の後端を移動ステージ１４の後端側にした正しいセット状態で載置する作業を容易に行うことができる。

また、この記録媒体１２では、一枚の記録媒体１２を９個のパートに分割してパート毎に位置誤差の補正処理を行って露光処理することに対応させる場合には、図５に想像線で示すように９個のパートに分割される四隅の各所定位置に透孔であるマーク１１を穿孔する。ここで、一枚の記録媒体１２を９個未満の所定個数のパートに分割してパート毎に位置誤差の補正処理を行って露光処理することに対応させる場合には、所定個数のパートに分割される四隅の各所定位置に透孔であるマーク１１を穿孔すれば良い。

このように記録媒体１２に設けたマーク１１及びシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影して位置を検出するため、アライメントユニット２５は、図１、図３及び図４に示すように構成する。

＜アライメントユニット＞
このアライメントユニット２５は、一対のゲート２２の間に、搬送方向に直交する方向に沿って架設した厚板状のベース部材３６における往路方向上流側（搬送方向における移動ステージ１４の初期位置側）側面部に４台のカメラ２６を、移動調整手段を介して装着し（必要に応じて５台以上装着しても良い）、往路方向下流側（搬送方向における移動ステージ１４の移動完了位置側）側面部に少なくとも１台以上で所要台数のカメラ２６を、移動調整手段を介して装着して構成する。

このカメラ２６は、カメラ本体２６Ａからレンズ部２６Ｂを突設し、このレンズ部２６Ｂの先端部をリング状に形成したストロボ光源（ＬＥＤストロボ光源）２６Ｃのリング中央の空間内に臨ませるように構成する。

このように構成したカメラ２６では、ストロボ光源２６Ｃを発光させたときの光を、移動ステージ１４上に載置した記録媒体１２に照射して、その反射光をレンズ部２６Ｂから入射してカメラ本体２６Ａに入力させることで、記録媒体１２上の所定のマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影する。

また、このカメラ２６は、小さなマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影できれば足りるので、その視野を狭く構成して廉価なものとするのが普通である。このため、アライメントユニット２５では、カメラ２６の狭い視野で記録媒体１２上の所定のマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影できるように、移動調整手段で検出すべき所定のマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａの直上に対応した位置に移動して保持可能に構成する。

このアライメントユニット２５では、移動調整手段を構成するため、ベース部材３６の両面にそれぞれ互いに平行な一対のガイドレール３８を配置する。このベース部材３６の往路方向上流側の側面に設けた一対のガイドレール３８には４台のカメラ２６を摺動自在に装着し、ベース部材３６の往路方向下流側の側面に設けた一対のガイドレール３８には、３台のカメラ２６を摺動自在に装着する。

さらに、このアライメントユニット２５では、各カメラ２６を独立して移動調整可能とするため、ベース部材３６の側面中央から搬送方向に直交する方向の両端部に至る各部分に、各カメラ２６を送り動作するボールねじ送り機構４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２を装着する。

このように構成したアライメントユニット２５では、所要のカメラ２６に対応したボールねじ送り機構４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２を駆動制御することによって、所要のカメラ２６を撮影すべきマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａ直上に対応する撮影位置に移動して動かないようにセットして保持する。

また、このアライメントユニット２５では、撮影位置にセットされた各カメラ２６の位置座標を測定して位置誤差の情報を検出する。この検出された位置誤差の情報は、位置誤差の補正を行う手段により、スキャナ２４と記録媒体１２との間の相対的な位置誤差を補正する処理を実行する際に利用される。

なお、このアライメントユニット２５では、ミクロンオーダの精度で各カメラ２６の位置情報を特定する必要がある。このため、記録媒体１２に対する露光処理の動作中にカメラ２６をボールねじ送り機構４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２で送り動作させるとカメラ２６をセットした位置の位置情報をミクロンオーダの精度で特定することができなくなるので、記録媒体１２に対する露光処理の動作中は、アライメントユニット２５に装着したカメラ２６を停止させた状態を維持する。

このアライメントユニット２５では、記録媒体１２の搬送方向に対して、搬送方向上流側にマーク１１があり搬送方向下流側に、搬送方向に直交する方向に所定の短い距離シフトした位置決め用マーク１１Ａがある場合又は搬送方向上流側にシフトした位置決め用マーク１１Ａがあり搬送方向下流側にマーク１１がある場合には、マーク１１を検出するカメラ２６と、シフトした位置決め用マーク１１Ａを検出するカメラ２６とを、ベース部材３６の両側に分けて配置する。

このように構成した場合には、マーク１１と位置決め用マーク１１Ａとの間の搬送方向に直交する方向の距離が、２つのカメラ２６を最も接近して配置したときの２つのカメラ２６の視野の距離よりも短い場合（カメラサイズによって決まる２つのカメラ２６の物理的配置制約がある場合）でも、一方のカメラ２６をベース部材３６の一方の側面に配置し他方のカメラ２６をベース部材３６の他方の側面に配置することによって、これらのカメラ２６の配置位置を記録媒体１２の搬送方向に直交する方向に対して自由に設定できるので、各カメラ２６を対応するマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影可能な状態に配置できる。

また、このように構成した場合には、図示しないが、記録媒体１２上の任意の位置に構成された２つの接近して配置されたマークを個別のカメラで撮影する必要がある場合にも、一方のカメラ２６をベース部材３６の一方の側面に配置し他方のカメラ２６をベース部材３６の他方の側面に配置することによって、これらカメラ２６の搬送方向に直交する方向に対する間隔を実質的に短く設定して撮影することができる。

図５及び図６に示すように、このアライメントユニット２５では、記録媒体１２の往路方向上流側（移動ステージ１４が初期位置にあるときの設置台１８の端部側）に配置した、最後に読み取る記録媒体後端側のマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影するためのカメラ２６を、アライメントユニット２５における往路方向上流側（搬送方向における移動ステージ１４の初期位置側）に配置して構成する。

このように構成することによって、この露光装置１０では、移動ステージ１４を往復動作させることによって１回の露光処理動作を行う際に、記録媒体１２を載置した移動ステージ１４を初期位置から移動を開始して、記録媒体１２の往路方向上流側にある最後に読み取る記録媒体後端側のマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａをアライメントユニット２５における往路方向上流側に配置したカメラ２６で撮影したときの位置を移動完了位置に設定することができる。

このように設定した場合には、移動ステージ１４の露光処理時の往復動作のストロークを最短にし、記録媒体１２の位置情報を取得するのに要する時間を短縮して、露光処理の作業効率を向上することができる。

さらに、露光装置１０では、移動ステージ１４の露光処理時の往復動作のストロークを最短にすることにより、高い剛性が要求される重量物である設置台１８における移動ステージ１４の移動方向の全長を最小必要限度まで短縮することができるので、装置全体の小型化を図り、廉価な製品を提供できることになる。

なお、このアライメントユニット２５で記録媒体１２の往路方向上流側に配置したマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａを撮影するためのカメラ２６を、アライメントユニット２５における往路方向下流側に配置した場合には、記録媒体１２の往路方向上流側に配置したマーク１１又はシフトした位置決め用マーク１１Ａが、アライメントユニット２５における往路方向上流側に配置したカメラ２６とガイドレール３８を通過した後に、往路方向下流側のカメラ２６に撮影されるまでの距離だけ余分に移動ステージ１４を移動せねばならないので、移動ステージ１４の露光処理時の往復動作のストロークが延びて、露光処理の作業効率を低下させる要因となる。

＜露光工程＞
図１及び図２に示すように、この露光装置１０では、アライメントユニット２５の往路方向上流側にスキャナ２４を配置する。このスキャナ２４は、２行５列の略マトリックス状に配列された１０個の露光ヘッド３０を備える。

各露光ヘッド３０の内部には、入射された光ビームを空間変調する空間光変調素子（ＳＬＭ）であるデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を装着する。

図示しないが、ＤＭＤは、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。

各ピクセルの最上部に配設されるマイクロミラーの表面には、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、各マイクロミラーの下面中央には、支柱が突設されている。

このＤＭＤ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セル上にそれぞれ設けられたヒンジに、マイクロミラーに突設された支柱の基端部を取り付けて、ヒンジを軸としてマイクロミラーを対角線方向に、±１０度程度傾斜可能に装着して構成する。

このＤＭＤでは、ＳＲＡＭセル上のマイクロミラー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（ＭｉｒｒｏｒＡｄｄｒｅｓｓＥｌｅｃｔｒｏｄｅ）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、マイクロミラーがオン状態である＋１０度に傾いた状態又はマイクロミラーがオフ状態である−１０度に傾いた状態に駆動制御可能に構成されている。

このように構成されたＤＭＤでは、ＳＲＡＭセルにデジタル信号が書き込まれると、画像信号に応じて、ＤＭＤの各ピクセルにおけるマイクロミラーが、それぞれ対角線を中心としてＤＭＤが配置された基板側に対してオン状態である＋１０度に傾いた状態又はオフ状態である−１０度に傾いた状態となるように制御され、光源側からＤＭＤに入射された光をそれぞれのマイクロミラーの傾き方向へ反射させる。

このオン状態のマイクロミラーにより反射された光は露光状態に変調され、ＤＭＤの光出射側に設けられた投影光学系により記録媒体上へ結像される。またオフ状態のマイクロミラーにより反射された光は非露光状態に変調され、光吸収体に入射する。

このようなＤＭＤを備えた各露光ヘッド３０は、図２に示すように、露光エリア３２（３２Ａ〜３２Ｊ）が走査方向に対して傾斜した矩形状（平行四辺形状でも良い）のエリアとなるように配置する。そして、移動ステージ１４の移動に伴い、所要のタイミングで各露光ヘッド３０から記録媒体１２上へ変調された光ビームを照射することによって、露光ヘッド３０の露光エリア３２（３２Ａ〜３２Ｊ）ごとの帯状の露光済み領域３４を形成する。この帯状の露光済み領域３４は、ＤＭＤの２次元配列されたマイクロミラーに対応したドットによって形成される。

また、上述のようにＤＭＤを走査方向に対して傾斜して配置することによって、走査方向に直交する方向に並ぶ露光点の間隔をより狭くすることができ、高解像度化を図ることができる。

また、帯状の露光済み領域３４のそれぞれが、隣接する露光済み領域３４と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光エリア３２（３２Ａ〜３２Ｊ）の各々は、その配列方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、たとえば、１行目の最も左側に位置する露光エリア３２Ａ、露光エリア３２Ａの右隣に位置する露光エリア３２Ｃとの間の露光できない部分は、２行目の最も左側に位置する露光エリア３２Ｂにより露光される。同様に、露光エリア３２Ｂと、露光エリア３２Ｂの右隣に位置する露光エリア３２Ｄとの間の露光できない部分は、露光エリア３２Ｃにより露光される。

次に、上述のように構成した露光装置における露光ヘッドの動作について説明する。

この露光装置１０では、露光パターンに応じた画像データが、図示しないＤＭＤに接続された制御ユニットに入力され、制御ユニット内のメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を２値（ドットの記録の有無）で表したデータである。

記録媒体１２は、移動ステージ１４の表面に吸着された状態で、移動ステージ１４の復路工程で走査方向へ移動される。この露光装置１０では、記録媒体１２が露光ヘッド３０の下を通過する際に、メモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部としての制御装置によって、この読み出した画像データと、往路工程でアライメントユニット２５により取得した移動ステージ１４上に載置した記録媒体１２の位置情報に基づいてスキャナ２４と記録媒体１２との間の相対的な位置誤差を補正するための補正データとに基づいて、スキャナ２４により露光する際の描画位置を補正した制御信号（制御データ）が生成される。

この露光ヘッド３０では、生成された制御信号に基づいてＤＭＤのマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。このように制御されるＤＭＤに図示しない光源ユニットからレーザ光が照射されると、ＤＭＤのマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、記録媒体１２上へビームスポットとして結像され露光する。

そして、移動ステージ１４に記録媒体１２を乗せて走査方向へ移動しながら露光ヘッド３０で露光することにより、記録媒体１２に、スキャナ２４と記録媒体１２との間の相対的な位置誤差による画像の歪みが補正された適正な画像を二次元的に露光する。

この露光装置１０では、記録媒体１２に所定の画像データが露光された時点で露光処理を終了し、再び、移動ステージ１４を初期位置まで移動して次の露光処理の開始を待つ。

また、本実施の形態に係る画像記録装置では、露光ヘッド３０に用いる空間光変調素子としてＤＭＤを用いたが、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）タイプの空間光変調素子（ＳＬＭ；Special 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、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。

また、ｏｎ／ｏｆｆ状態のみを取る空間光変調素子に限らず、ｏｎ／ｏｆｆ状態に加え複数の中間値を取り、階調を表現できる空間光変調素子を用いても良い。

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。

また、本実施形態に係るマルチビーム露光装置では、露光ヘッド３０に用いる空間光変調素子であるＤＭＤを、複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段に置き換えて構成しても良い。この複数の画素を選択的にｏｎ／ｏｆｆする手段は、例えば、各画素に対応したレーザビームを選択的にｏｎ／ｏｆｆして出射可能にしたレーザ光源で構成し、または、各微小レーザ発光面を各画素に対応して配置することにより面発光レーザ素子を形成し、各微小レーザ発光面を選択的にｏｎ／ｏｆｆして発光可能にしたレーザ光源で構成することができる。

＜カメラ配置＞
図７には本発明の第２実施形態に係るアライメントユニットのカメラ配置が示されている。

図７に示すように、アライメントユニット２５のベース部材３６に複数設けられたカメラ２６のうち、搬送方向（図中Ｙ方向）上流側に設けられたカメラ２６Ｅと下流側に設けられたカメラ２６Ｆとが存在する。

記録媒体１２の裏表を識別するためのシフトした位置決め用マーク１１Ａは、マーク１１とは搬送方向と直交する方向（図中Ｘ方向）に位置がずれており、例えばカメラ２６Ｅと隣接した位置に設けたカメラ２６でマーク１１と１１Ａの両方を読み取ろうとすれば、マーク１１／１１ＡのＸ方向の距離が２台のカメラ２６の視野同士の距離よりも小さい場合、一方がカメラの視野に収まらなくなる可能性があるなど、問題があった。

このため前述のように予めＹ方向に位置をずらした複数のカメラ２６Ｅ／２６Ｆでマーク１１、１１Ａをそれぞれ読み取るようにすればマーク１１／１１Ａの間隔が小さくとも読取り不良を防ぐことができる。

加えて、図搬送方向上流側（図中下／手前側）に設けられたマーク１１−１を搬送方向上流側のカメラ２６Ｅで、下流側（図中上／奥側）に設けられたマーク１１Ａは下流側のカメラ２６Ｆで読み取ることが可能なので、工程時間を短縮することができる。

すなわち搬送方向下流側のマーク１１Ａをカメラ２６Ｆが読み取ってから記録媒体１２をＹ方向に搬送し、搬送方向上流側のマーク１１−１をカメラ２６Ｅが読み取るまでが位置読取の工程となるため、Ｘ方向一直線上に配列されたカメラ２６でマーク１１／１１Ａを読み取る場合に比べて記録媒体の移動距離が少なく、結果として工程時間を短縮することができる。

あるいは図６に示すように、図７とは（Ｘ方向において）ベース部材３６の反対側端にカメラ２６をＹ方向にずらして配置してもよい。また、Ｘ方向の両端に一対のカメラ２６をＹ方向にずらして設けてもよい。

さらに上記のようなカメラ２６の配置が採用されてた場合でも、マーク１１／１１ＡのＸ方向位置のずれが１台のカメラ２６でカバーできる程度である場合、手前側（上流側、図中下）のカメラ２６のみでマーク１１／１１Ａを撮影すれば、撮影時に移動ステージ１４の移動距離が少なくて済むため、工程時間を短縮することができる。

＜カメラとマークの配置＞
図８には本発明の第３実施形態に係るアライメントユニットのカメラ配置が示されている。

図８に示すように、アライメントユニット２５のベース部材３６に複数設けられたカメラ２６のうち、搬送方向（図中Ｙ方向）下流側に設けられたカメラ２６−１、２６−２と上流側に設けられたカメラ２６−３、２６−４が存在する。

上記のように複数列設けられたカメラ２６にて記録媒体１２に設けられた複数のマーク１１を順番に撮影すれば、カメラ２６における撮影時の画像処理時間を変えずに計測方向（図中上下方向）のマーク１１の配置ピッチを短縮することもできる。すなわちマーク１１の配置ピッチを変更しても計測スピードを維持することができる。

図９には本発明の第４実施形態に係るアライメントユニットのカメラ配置が示されている。

図９に示すように、アライメントユニット２５のベース部材３６に複数設けられたカメラ２６のうち、搬送方向（図中Ｙ方向）下流側に設けられたカメラ２６−１、２６−２と上流側に設けられたカメラ２６−３、２６−４が存在する点は第３実施形態と同様である。

上記のように搬送方向に複数列設けられたカメラ２６にて記録媒体１２に設けられたマーク１１を複数回撮影すれば、カメラ２６における撮影時の撮影精度が向上する。すなわち、同じマーク１１を複数の（図中では２個の）カメラ２６で複数回（図中では２回）撮影するので、平均化効果により全体として得られたデータの精度を向上させることができる。

図１０には本発明の第５実施形態に係るアライメントユニットのカメラ配置が示されている。

図１０に示すように、アライメントユニット２５のベース部材３６に複数設けられたカメラ２６のうち、搬送方向（図中Ｙ方向）下流側に設けられたカメラ２６−１、２６−２と上流側に設けられたカメラ２６−３、２６−４が存在する点は第３実施形態と同様である。

上記のように複数列設けられたカメラ２６の視野２６Ｖはカメラ２６のＸ方向位置が等しければ図のように搬送方向（図中上下方向）に隣接する形で配置される。これにより、搬送方向（図中上下方向）の視野が拡大（図では２倍）し、マーク１１が視野から外れにくくなるので撮影の成功率が向上し、リトライ回数を削減することで工程時間を短縮することができる。

図１１には本発明の第６実施形態に係るアライメントユニットのカメラ配置が示されている。

図１１に示すように、アライメントユニット２５のベース部材３６に複数設けられたカメラ２６のうち、搬送方向（図中Ｙ方向）下流側に設けられたカメラ２６−１、２６−２と上流側に設けられたカメラ２６−３、２６−４が存在する点は第３実施形態と同様であるが、カメラ２６−１／３、２６−２／４は互いにＸ方向にずれて配置されている。

上記のように複数列設けられたカメラ２６の視野２６Ｖはカメラ２６のＸ方向位置がずれているため、図のようにＸ方向（図中左右方向）に隣接する形で配置される。これにより、Ｘ方向（図中左右方向）の視野が拡大（図では２倍）し、マーク１１が視野から外れにくくなるので撮影の成功率が向上し、リトライ回数を削減することで工程時間を短縮することができる。

＜カメラと撮像素子の配置＞
図１２には本発明の第７実施形態に係るアライメントユニットのカメラ配置が示されている。

図１２（Ａ）に示すように、ベース部材３６の両側に設けられたカメラ２６におけるカメラ本体２６Ａの位置は、ベース部材３６への取付等の都合から対向する向きになっている。この場合、それぞれのカメラ２６で撮影された画像は向きが互いに逆であるため、両者の向きを揃えるには一方の画像を１８０°回転させる必要があり、画像処理による画像の回転を行うための時間も必要となる。

本実施形態においては図１２（Ｂ)に示すように、ベース部材３６の両側に設けられたカメラ２６におけるカメラ本体２６Ａの位置は、それぞれの視野が同じ方向となるようにカメラ本体２６Ａもまた同じ方向を向いて設けられている。

これにより、各カメラ２６で得られる撮影画像の向きは撮影段階から同じに揃えられているので、画像処理による画像の回転を必要とせず、処理工程に必要な時間を省略することができる。

本発明のアライメントユニット及びこれを用いた画像記録装置に関する実施の形態に係る、露光装置の概略構成を示す一部分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る、露光装置で記録媒体を露光処理したときに露光面上に形成される露光済み領域を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る、露光装置のアライメントユニット部分を取り出して往路方向上流側から見た状態を示す要部斜視図である。本発明の実施の形態に係る、露光装置のアライメントユニット部分を取り出して往路方向下流側から見た状態を示す要部斜視図である。本発明の実施の形態に係る露光装置における記録媒体に配置したマークと、アライメントユニットに配置するカメラとの関係を示す説明図である。本発明の実施の形態に係る露光装置における記録媒体に配置したマーク及びシフトした位置決め用マークと、アライメントユニットに配置するカメラとの関係を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る、記録媒体と露光装置のアライメントユニットに設けられたカメラの位置関係を示す平面図である。本発明の第３実施形態に係る、記録媒体と露光装置のアライメントユニットに設けられたカメラの位置関係を示す平面図である。本発明の第４実施形態に係る、記録媒体と露光装置のアライメントユニットに設けられたカメラの位置関係を示す平面図である。本発明の第５実施形態に係る、記録媒体と露光装置のアライメントユニットに設けられたカメラの位置関係を示す平面図である。本発明の第６実施形態に係る、記録媒体と露光装置のアライメントユニットに設けられたカメラの位置関係を示す平面図である。本発明の第７実施形態に係る、露光装置のアライメントユニットに設けられたカメラの位置関係を示す平面図である。

１０露光装置
１１マーク
１１Ａシフトした位置決め用マーク
１２記録媒体
１４移動ステージ
１８設置台
２４スキャナ
２５アライメントユニット
２６カメラ
２６Ｖカメラ視野
３０露光ヘッド
３６ベース部材

Claims

露光時に基準とする複数のマークを持つ記録媒体を載置したステージと、露光ヘッド及びアライメントユニットとを相対的に一方に移動させる往路工程で検出した前記記録媒体の位置情報に基づいて、前記記録媒体を載置した前記ステージと、前記露光ヘッド及び前記アライメントユニットとを相対的に他方に移動させる復路工程で、前記露光ヘッドと前記記録媒体との間の相対的な位置誤差を補正して露光処理する画像記録装置において、
少なくとも２つのカメラと、
前記少なくとも２つのカメラをそれぞれ前記相対移動の方向と交差する方向に移動させるための少なくとも２つの移動機構であって、前記少なくとも２つのカメラの視野が、前記相対移動の方向に沿って少なくとも部分的に重なる位置関係となることが許容されるように配置された移動機構と、
を有することを特徴とする画像記録装置。
前記記録媒体に設けた、往路工程で最後に読み取る前記記録媒体後端側の前記マーク又は前記シフトした位置決め用マークを撮影するための前記カメラを、前記ベース部材における往路方向上流側に配置して構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
露光ヘッドと相対移動される記録媒体上の複数の基準マークを撮影するためのアライメントユニットであって、
少なくとも２つのカメラと、
前記少なくとも２つのカメラをそれぞれ前記相対移動の方向と交差する方向に移動させるための少なくとも２つの移動機構であって、前記少なくとも２つのカメラの視野が、前記相対移動の方向に沿って少なくとも部分的に重なる位置関係となることが許容されるように配置された移動機構と、
前記移動機構に対して停止状態にある前記少なくとも２つのカメラの位置をそれぞれ測定して位置誤差の補正を行う手段と、を備え、
前記停止状態にあり且つ前記位置誤差が補正された前記少なくとも２つのカメラによって前記複数の基準マークを撮影することを特徴とするアライメントユニット。
複数設けられた前記カメラのうち少なくとも一方を前記搬送方向上流側に、他方を前記搬送方向下流側にずらし、且つ搬送方向と直交する方向にずらして配置したことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の画像記録装置。
複数設けられた前記カメラのうち少なくとも一方を前記搬送方向上流側に、他方を前記搬送方向下流側にずらし、且つ搬送方向と直交する方向にずらして配置したことを特徴とする請求項３に記載のアライメントユニット。