JP2567468B2

JP2567468B2 - 立体露光法およびその装置

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Publication number: JP2567468B2
Application number: JP1125089A
Authority: JP
Inventors: 幸拓上石; 海平一色
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-04-23
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPH0228655A; US4935774A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、立体露光法およびその装置、例えば三次元
立体面に画像を転写し、フォトエッチング等で該画像に
対応した溝加工等を施す一連の加工作業のうち、画像転
写に用いられる三次元フォトリソグラフィーにおける露
光法およびその装置に関する。

（従来の技術）一般に、動圧気体軸受に用いられる非接触軸の溝加工
あるいは万年筆のキャップのエッチング加工等において
は、立体的加工表面に感光性塗膜、すなわちフォトレジ
ストの塗膜を形成して該塗膜に映像フィルムあるいはマ
スクを通して紫外線を露光し、所定形状の画像を加工表
面に転写する各種の立体露光法が行われ、またこれらに
対応する各種の立体露光装置が用いられている。

従来のこの種の立体露光法およびその装置としては、
例えばD.M.アレン等による三次元光学装置（Annals of
the CIRP Vol.36/1/1987）、特開昭52−11143号公報、
あるいは十合晋一著、気体軸受−設計から製作まで（共
立出版昭和59年12月25日発行）に記載されたものが知
られている。

第12図は上述の従来例のうち第１の従来例を示すもの
である。第12図において、符号１は前述の動圧気体軸受
の軸部を構成する円柱状のワークであり、ワーク１の外
周には感光性塗膜２が形成されている。ワーク１の外周
には感光性塗膜２を挟んでマスク３が密着して巻回され
ており、該マスク３には感光性塗膜２に転写すべき画像
が形成されている。符号４は露光光源としての水銀灯で
あり、水銀灯４の発生する紫外線が凸レンズ５を通して
平行光線となり、該平行光線の一部が凸レンズ５とワー
ク１の間に設けられた遮光板６のスリット７を通してマ
スク３に投射される。一方、ワーク１はマスク３ととも
にワーク１の軸の回りに回転し、マスク３に投射された
平行光線がマスク３の画像を通して順次にワーク１の感
光性塗膜２に露光され、感光性塗膜２にマスク３の画像
が転写される。なお、このような露光法はスリット露光
法といわれ、感光性塗膜２が構成する円筒体の必要露光
時間T_cy1は次式（１）によって与えられる。

但し、Tp:感光性塗膜２のフォトレジストの平面露光時
における適正露光時間、 D:感光性塗膜２が構成する円筒体の外径、 W:スリット７の幅。

次に、前述の第２の従来例は、第１の従来例で示した
スリット露光法の一変形であり、遮光板とワークの間で
映像フィルムを遮光板に沿って横送りし、ワークの周速
度が映像フィルムの送り速度に一致するようにワークを
同期回転させるように構成されている。さらに、ワーク
の外周に近接して円筒状のカバーを嵌合、固定し、遮光
板のスリットとカバーのスリットを平行光線の光軸上に
一致させて露光時の光の散乱を防止するようにしてい
る。また、第３の従来例においては、板状のワークの表
面に感光性塗膜を形成し、該表面に所定の画像が現像さ
れたマスクを密着し、直接に光源の紫外線を照射して露
光する比較的単純な露光法が行われている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の立体露光法およびそ
の装置にあっては、いずれのものもその露光時間が長
く、しかも露光前の準備作業として手作業に頼る部分が
多いので、製品の加工精度の向上のために熟練度を必要
とし、さらに準備作業のために長時間を必要としてい
た。このため、作業能率の低下、ひいては製品のコスト
アップを招くという不具合があった。

すなわち、第１の従来例においては、前述の式（１）
に示すように、露光時間T_cy1は、同一のフォトレジスト
を使用し、感光性塗膜円筒体の外径Ｄが一定だとする
と、遮光板のスリットの幅によって一義的に決定し、露
光精度を高くして製品品質を向上するために該スリット
の幅を狭くすると、極端に露光時間が長くなり、例えば
１ワーク毎に30分程度も必要とされる。また、ワークに
マスクを取付ける際に、ワークに対してマスクの画像を
位置決めしながらマスクを巻回し、しかも取付け後、回
転中に位置ずれを起こさないように密着しなければなら
ないので、準備作業に熟練度と長時間を必要としてい
た。さらに、第２、第３の従来例においても、いずれも
露光時間が長く、特に第３の従来例では、１ワーク毎の
露光時間が20分と極めて長時間を必要とされている。な
お、露光精度を高く保ちながら、露光時間を短縮するも
のとしてレーザービームを使用する露光法も提案されて
はいるものの、その制御方法が複雑であり、しかも装置
コストが高価だという難点があって前述の不具合を完全
に解消するまでに到っていない。

（発明の目的）本発明は、上述のような技術的課題を背景としてなさ
れたものであり、自動化されて準備作業に不用の熟練度
と長時間を必要とせず、しかも露光時間が短縮されて作
業能率の向上および製品のコストダウンを図ることので
きる立体露光法およびその装置を提供することを目的と
している。

（発明の構成）本発明のうち請求項第１による立体露光法は、上記目
的を達成するために、光源部、レンズ部および反射鏡か
らなる光学ユニットの光源部で、光源が発生する紫外線
を集光ミラーにより第１の光軸上の一点に集光するとと
もに開、閉するシャッタを開いて集光された紫外線をレ
ンズ部に投光し、レンズ部が該紫外線を第２の光軸に平
行な平行光線とし、次いで該平行光線を反射鏡で反射し
て第２の光軸上の連続する各点または第２の光軸上の所
定の一点のうちのいずれか一方に集光し、集光ささた紫
外線をフォトマスクのスリットを通してワークの感光性
塗膜に露光する立体露光法であって、前記ワークが反射
鏡に対して第１の相対位置および第２の相対位置に順次
に移動するように、第２の光軸に沿いワークおよび光学
ユニットが相対的に移動し、ワークが第１の相対位置に
移動したときに光源部のシャッタを開いて紫外線をワー
クの感光性塗膜に露光するとともにワークが第２の相対
位置に移動したときにシャッタを閉じて露光を停止する
ようにしたことを特徴としている。

また、請求項第２による立体露光装置は、サブフレー
ムに支持されたハウジングに収納され、紫外線を発生す
る光源、該紫外線を第１の光軸上の一点に集光する集光
ミラーおよび開、閉して集光された紫外線を通過、遮断
するシャッタを備えた光源部と、光源部のシャッタが開
いて投光された紫外線を第２の光軸に平行な平行光線と
するレンズ部と、第２の光軸を回転軸として形成された
一軸回転体反射面を有し、レンズ部から投光された平行
光線を反射して該反射光を第２の光軸上の連続する各点
または第２の光軸上の所定の一点のうちのいずれか一方
に集光するとともに第２の光軸に沿って投孔が穿設され
た反射鏡と、からなる光学ユニットを備え、前記光源部
のシャッタを開いて、外周を囲うフォトマスクとともに
反射鏡の透光に遊合するワークの外面に形成された感光
性塗膜に、フォトマスクのスリットを通して反射鏡で集
光された紫外線を露光する立体露光装置であって、前記
ワークをワークホルダを介して着脱自在に把持するワー
ク把持組立体と、光学ユニットおよびワーク把持組立体
を相対的に移動させて、ワークが反射鏡に対して第１の
相対位置および第２の相対位置に順次に移動するように
光学ユニットまたはワーク把持組立体のうちのいずれか
一方を第２の光軸に沿って移動させるワーク移動機構
と、スイッチによって開、閉され、スイッチが閉じられ
ると所定のプログラムに基づいて自動的にワーク移動機
構を駆動させてワークが第１の相対位置に移動したとき
に光源部のシャッタを開いて紫外線をワークの感光性塗
膜に露光させるとともにワークが第２の相対位置に移動
したときにシャッタを閉じて露光を停止させる制御ユニ
ットと、光源部のサブフレーム、レンズ部、反射鏡、ワ
ーク把持組立体およびワーク移動機構をそれぞれ支持す
る本体フレームと、を設けたことを特徴とするものであ
る。

さらに、請求項第３による立体露光法は、光源部、レ
ンズ部および反射鏡からなる光学ユニットの光源部で、
光源が発生する紫外線を集光ミラーにより第１の光軸上
の一点に集光するとともに開、閉するシャッタを開いて
集光された紫外線をレンズ部に投光し、レンズ部が該紫
外線を第２の光軸に平行な平行光線とし、次いで該平行
光線を反射鏡で反射して第２の光軸を通る一平面に直交
する平行光線とし、反射された紫外線をフォトマスクの
スリットを通してワークの感光性塗膜に露光する立体露
光法であって、前記ワークが反射鏡に対して第１の相対
位置および第２の相対位置に順次に移動するように、第
２の光軸に沿いワークおよび光学ユニットが相対的に移
動し、ワークが第１の相対位置に移動したときに光源部
のシャッタを開いて紫外線をワークの感光性塗膜に露光
するとともにワークが第２の相対位置に移動したときに
シャッタを閉じて露光を停止するようにしたことを特徴
としている。

またさらに、請求項第４による立体露光装置は、サブ
フレームに支持されたハウジングに収納され、紫外線を
発生する光源、該紫外線を第１の光軸上の一点に集光す
る集光ミラーおよび開、閉して集光された紫外線を通
過、遮断するシャッタを備えた光源部と、光源部のシャ
ッタが開いて投光された紫外線を第２の光軸に平行な平
行光線とするレンズ部と、第２の光軸に傾斜して設けら
れた反射面を有し、レンズ部から投光された平行光線を
反射して該反射光を第２の光軸を通る一平面に直交する
平行光線とするとともに第２の光軸に沿って透孔が穿設
された反射鏡と、からなる光学ユニットを備え、前記光
源部のシャッタを開いて、外周を囲うフォトマスクとと
もに反射鏡の透光に遊合するワークの外面に形成された
感光性塗膜と、フォトマスクのスリットを通して反射鏡
で投光された紫外線を露光する立体露光装置であって、
前記ワークをワークホルダを介して着脱自在に把持する
ワーク把持組立体と、光学ユニットおよびワーク把持組
立体を相対的に移動させて、ワークが反射鏡に対して第
１の相対位置および第２の相対位置に順次に移動するよ
うに光学ユニットまたはワーク把持組立体のうちのいず
れか一方を第２の光軸に沿って移動させるワーク移動機
構と、スイッチによって開、閉され、スイッチが閉じら
れると所定のプログラムに基づいて自動的にワーク移動
機構を駆動させてワークが第１の相対位置に移動したと
きに光源部のシャッタを開いて紫外線をワークの感光性
塗膜に露光させるとともにワークが第２の相対位置に移
動したときにシャッタを閉じて露光を停止させる制御ユ
ニットと、光源部のサブフレーム、レンズ部、反射鏡、
ワーク把持組立体およびワーク移動機構をそれぞれ支持
する本体フレームと、を設けたことを特徴とするもので
ある。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。

第１〜９図は請求項第１による立体露光法を実施する
ための請求項第２の立体露光装置における第１実施例を
示す図である。まず、その構成を説明する。

第１図において、符号11は、超高圧水銀灯12、集光ミ
ラー13およびシャッタ14をコールドミラー15、モータ付
の冷却用ファン16およびロータリーソレノイド17と共に
収納するハウジングであり、また符号18はハウジング11
を支持するサブフレームである。超高圧水銀灯12は紫外
線を発生する光源であり、超高圧水銀灯が発生した紫外
線は凹状の集光ミラー13により反射され、さらに水平に
対して45°の傾斜角を有するコールドミラー15によって
反射されて図中水平方向の第１の光軸X₁−X₂上の一点Ｆ
に集光する。第１の光軸X₁−X₂上の一点Ｆにはシャッタ
14が設けられ、ロータリーソレノイド17により駆動され
て開閉し、集光された紫外線を通過、遮断する。冷却用
ファン16はハウジング11の下部に設けられた空気取入口
19から外部の空気をハウジング11内に吸込み、超高圧水
銀灯12によって加熱されたハウジング11の内部を冷却し
て外部に排出する。そして、上述のハウジング11、超高
圧水銀灯12、集光ミラー13およびシャッタ14は本発明に
おける光源部20を構成する。なお、上述の各機器、機構
が収納されたハウジング11はランプハウジングとして本
発明の目的に合致したものを容易に入手することがで
き、また本実施例においては、超高圧水銀灯12の出力お
よび発生紫外線の主波長はそれぞれ、例えば250Wおよび
365nmである。

符号21はレンズ部であり、レンズ部21は光源部20のシ
ャッタ14が開いて投光された紫外線を反射する平面鏡22
および平面鏡22の下方に設けられた凸レンズ23を備え、
これら平面鏡22および凸レンズ23はレンズ部21のハウジ
ング24内に収装されている。そして、平面鏡22は光源部
20のコールドミラー15に対向し、水平に対して45°の傾
斜角をもって設けられており、平面鏡22で反射された紫
外線は凸レンズ23に投光され、凸レンズ23によって図中
垂直方向の第２の光軸Y₁−Y₂に平行な平行光線となる。
レンズ部21の下方には反射鏡25が設けられ、反射鏡25
は、第２、３図に示すように、第２の光軸Y₁−Y₂を回転
軸として形成され、下方向に縮小する円錐面26を有し、
さらに反射鏡25は該円錐面26が形成されてレンズ部21に
対向する円錐部27および円錐部27の下部に一体に形成さ
れたフランジ部28からなる。また、反射鏡25には第２の
光軸Y₁−Y₂に沿って透孔29が穿設され、透孔29は円錐面
26の頂点を中心とする円形断面を有する。そして、円錐
面26は第２の光軸Y₁−Y₂を回転軸として形成された一軸
回転体反射面を構成し、頂角が90°で、レンズ部21から
第２の光軸Y₁−Y₂に平行な平行光線が投光されると、該
平行光線を第２の光軸Y₁−Y₂の直角方向に平行な平行光
線として反射し、さらに円錐面26の反射領域内で該光軸
Y₁−Y₂上の連続する各点０に集光する。なお、反射鏡25
は、例えば光輝アルミニウム合金の素材を超精密旋盤を
使用してダイヤモンドバイトにより切削仕上することに
より得られ、しかも反射鏡25の円錐面26が高い表面精度
で仕上げられているので、反射光の不都合な散乱を抑制
して反射鏡25の良好な反射性能が確保される。

ここで、前述の光源部20およびレンズ部21の光学特性
を第１表に示す。なお、第１表において、形式の欄は光
源部20およびレンズ部21の組合わせの形式を示し、該形
式は、主として凸レンズ23の外径の大小に基づくレンズ
部21が投射可能な平行光線の照射径および主として超高
圧水銀灯12の光度に基づく該平行光線の照射可能距離に
より分類されている。

第１表に示すように、レンズ部21から投射される平行
光線の平行度は高く、また照射径内の照度の均一度は実
質３％程度でむらが少なく、したがってレンズ部21の平
行光線により反射鏡25がほぼ均一な照度分布で照射され
る。

また、第１図において、光源部20のハウジング11を支
持するサブフレーム18にはハウジング11を載置するイン
ナーフレーム30が内装されており、このインナーフレー
ム30はサブフレーム18内を上下方向に移動するようにな
っている。また、ハウジング11はハウジング24に連結さ
れており、インナーフレーム30をサブフレーム18内で上
下方向に移動させることにより凸レンズ23と反射鏡25の
距離を調整可能になっている。そして、調整後に固定ボ
ルト31によってインナーフレーム30をサブフレーム18に
固定することによりハウジング11がサブフレーム18に固
定される。すなわち、インナーフレーム30および固定ボ
ルト31はハウジング11の移動機構としての機能を有し、
これらインナーフレーム30、固定ボルト31によってハウ
ジング11が第２の光軸Y₁−Y₂に平行に移動、固定され
る。なお、ハウジング11を上下方向に移動する移動機構
は上述のインナーフレーム30、固定ボルト31のみに限ら
ず、例えばハウジング11の下部にナットを設け、該ナッ
トに螺合するスクリュー軸をサブフレーム18に設けてス
クリュー軸を回転させ、ハウジング11を上下方向に移動
させるものであっても差支えなく、要はハウジング11を
第２の光軸Y₁−Y₂と平行に移動するものであればどのよ
うなタイプのものであっても差支えない。そして、上述
の光源部20、レンズ部21および反射鏡25は立体露光装置
10の光学ユニット32を構成し、光源部20およびレンズ部
21は光源部20のハウジング11とレンズ部21のハウジング
24が連結部33を介して互いに一体に連結されており、サ
ブフレーム18を介してボルト35により立体露光装置10の
本体フレーム34の上部プレート34aに支持、固定されて
いる。また、反射鏡25のフランジ部28がボルト36により
本体フレーム34の上部プレート34aに固定され、反射鏡2
5の円錐面26の回転軸が第２の光軸Y₁−Y₂に一致するよ
うに位置決めされて本体フレーム34に支持、固定され
る。

第１図において符号37はワーク38を把持するワーク把
持組立体である。ワーク把持組立体37は、ワーク38を把
持するワークホルダ39、上端にワークホルダ39を連結、
固定するワークホルダロッド40、ワークホルダロッド40
を支持する支持部材41からなり、これらワーク把持組立
体37の構成要素は上下方向に順次に配設され、構成要素
のうち支持部材41は移動ベース44に固定されている。一
方、ワーク把持組立体37のワークホルダ39に把持される
ワーク38は、第４図に示すように、例えば前述の動圧気
体軸受の軸部等を構成する円柱状部材であり、ワーク38
の外面のうち円周側面の上端から下端部に亘ってフォト
レジストが塗布、乾燥されて薄膜状の感光性塗膜45が形
成されている。なお、上述のフォトレジストは、光学ユ
ニット32が照射する紫外線の主波長、あるいは照度等に
適合するものが市販品の中から選定されて使用される。
ワーク38の下端部はワークホルダ39の把持部39aに穿設
された盲穴39bに滑合、嵌挿され、ワーク38がワークホ
ルダ39を介してワーク把持組立体37に着脱自在に把持さ
れている。また、ワーク38をワーク把持組立体37に連結
するワークホルダロッド40の上端部にはワーク38に向か
って突起する突起部40aが形成され、突起部40aがワーク
ホルダ39の連結部39cに嵌挿され、止めねじ46で固定さ
れる。そして、止めねじ46を緩めることにより、ワーク
ホルダ39を容易にワーク38を対応したものに交換するこ
とが可能であり、ワークホルダ39はワークホルダロッド
40を介してワーク把持組立体37に着脱自在に設けられて
いる。

第４図において、符号47はワーク38の外周を囲うフォ
トマスクであり、フォトマスク47は立体的に形成された
ワーク38の感光性塗膜45に対応して、例えばアルミニウ
ム合金を切削して薄肉の円筒状に形成され、外周には複
数の露光用のスリット48が穿設されている。そして、ワ
ーク把持組立体37が上下方向に設けられているので、ワ
ーク把持組立体37がワークホルダ39を介してワーク38の
軸線Y₃−Y₄が上下方向に延在するようにワーク38を把持
し、このためフォトマスク47のフランジ部47aがワーク
ホルダ39の把持部39aに自重で自動的に当接してフォト
マスク47がワークホルダ39に支持されるようになってい
る。したがって、ワーク38、フォトマスク47はともに面
倒な操作なしで、ワークホルダ39に容易に取付け、取り
外しすることができる。

第１図において、符号49は光学ユニット32とワーク把
持組立体37を相対的に移動させてワーク把持組立体37に
把持されたワーク38を反射鏡25に対して移動させるワー
ク移動機構であり、ワーク移動機構49は、光学ユニット
32またはワーク把持組立体37のうち少なくともいずれか
一方、本実施例においては、ワーク把持組立体37を第２
の光軸Y₁−Y₂に沿って移動させる。ワーク移動機構49
は、ワーク把持組立体37の移動ベース44に設けられた図
示しない雌ねじ部材に螺合し、上下方向に延設されたス
ピンドル50、スピンドル50を図示しない軸受を介して回
転自在に支持し、上下方向に延在するベアリングハウジ
ング51、下端が本体フレーム34に支持されたスンタド52
の上端に固定されたサーボモータ53、サーボモータ53の
出力軸53aに固着された駆動プーリ54、スピンドル50に
固着された従動プーリ55および駆動プーリ54と従動プー
リ55に巻回されてサーボモータ53の回転をスピンドル50
に伝達するタイミングベルト56を主要構成要素として構
成されている。そして、スピンドル50の軸方向に形成さ
れた図示しないボールねじが、前述の移動ベース44の雌
ねじ部材に内蔵されるボールを介して該雌ねじ部材に螺
合し、サーボモータ53が回転して駆動プーリ54、タイミ
ングベルト56および従動プーリ55を介してスピンドル50
が回転駆動されると、移動ベース44に固定された支持部
材41が第２の光軸Y₁−Y₂に沿って円滑に移動する。ま
た、スピンドル50の軸線が支持部材41に支持されたワー
クホルダロッド40の軸線と平行に設けられ、さらにワー
ク38の軸線Y₃−Y₄がワークホルダロッド40と同軸であ
り、かつ軸線Y₃−Y₄が第２の光軸Y₁−Y₂と同軸に構成さ
れているので、ワーク移動機構49のサーボモータ53が駆
動されてワーク把持組立体37が上方に移動すると、第１
図中仮想線で示すようにワーク38がワークホルダ39とと
もに反射鏡25の透孔29を貫通して円錐面26内を上昇す
る。なお、第３図示すように、反射鏡25の透孔29の内径
は、第４図に示すワークホルダ39およびワークホルダロ
ッド40の外径よりも大きく、ワーク把持組立体37が上昇
したときに、ワーク38がフォトマスク47とともに透孔29
に遊合し、さらに自由に円錐面26内の第２の光軸Y₁−Y₂
方向の位置が変えられるようになっている。

第１図において、ワーク移動機構49のスンタド52の下
端部と本体フレーム34の間には防振パッド57が介装さ
れ、防振パッド57はサーボモータ53、サーボモータ53に
よって回転駆動されるワーク移動機構49およびワーク把
持組立体37の振動を吸収し、光学ユニット32が振動して
その機能を損なわないように設けられた防振部材として
の役目を果たしている。そして、本実施例においては、
ワーク把持組立体37がワーク移動機構49に支持されて移
動し、光学ユニット32に対して相対的に移動するように
なっているが、これに限らず、例えばワーク移動機構49
が光学ユニット32を移動する場合についてもワーク移動
機構49と本体フレーム34の間に防振パッド57が介装され
ることは勿論である。一方、本体フレーム34の下部に
は、複数のキャスタ58が設けられており、キャスタ58に
より立体露光装置10は容易に移動可能であり、さらに、
固定脚部59を用いて立体露光装置10を所定位置に定置す
るとともに本体フレーム34の水平の調整が可能になって
いる。また、本体フレーム34は、前述のように光源部20
のサブフレーム18、レンズ部21および反射鏡25を支持、
固定し、さらにワーク把持組立体37およびワーク移動機
構49を支持してそれぞれ所定位置に配設する機能を有す
る。

第５図は、光学ユニット32の光源部20およびワーク移
動機構49のサーボモータ53を自動的に駆動、制御する制
御ユニット60の全体構成図である。

第５図において、制御ユニット60はワーク把持組立体
37の移動に対応してそれぞれ信号を出力するリレー61、
62および63、リレー61、62および63の信号を受けて光源
部20の機器およびワーク移動機構49のサーボモータ53の
作動を所定のプログラムに基づいて制御するマイクロプ
ロセッサ64を主要な構成要素として構成されている。そ
して、マイクロプロセッサ64は、光源部20の機器とは光
源部20専用のコントローラ65を、サーボモータ53とはサ
ーボコントローラ66を介して接続される。また、マイク
ロプロセッサ64、コントローラ65はそれぞれ独立してプ
ラグ68、69を介して、例えばAC 100Vの電源に接続さ
れ、マイクロプロセッサ64には、所定のプログラムを自
動的に実行するオート側あるいはマニュアル側に切換え
る切換スイッッチ70が設けられている。さらに、マイク
ロプロセッサ64にはマイクロプロセッサ64を開、閉する
スイッチ71が設けられ、スイッチ71が開閉されてマイク
ロプロセッサ64がON−OFFされる。スイッチ71は起動ス
イッチ72および非常停止用スイッチ73からなり、遠隔手
元スイッチボックス74に収納されてマイクロプロセッサ
64から離隔して設けられている。さらに、スイッチ71は
マイクロプロセッサ64にケーブル75を介して接続され、
したがってマイクロプロセッサ64の遠隔操作が可能であ
り、起動スイッチ72によって前述の光源部20の各機器お
よびサーボモータ53がスタートして所定のプログラムに
基づき作動し、必要に応じて非常停止用スイッチ73によ
り緊急停止することができる。このため、ワーク移動機
構49と本体フレーム34の間に介装された防振パッド57の
他に立体露光装置10に加えられる外部からの振動を防止
することができる。コントローラ65には光源部20の超高
圧水銀灯12を点灯する点灯スイッチ76が設けられ、点灯
スイッチ76の開閉により超高圧水銀灯12が点滅する。さ
らに、点灯スイッチ76の閉に伴い冷却用ファン16が駆動
され、第１図中、ハウジング11の空気取入口19から冷却
用の空気が吸入される。符号77は、第１図中、ハウジン
グ11の内部を点検するように設けられた扉11aを超高圧
水銀灯12の点灯と同時にロックするインターロック機構
であり、点灯スイッチ76と連動して超高圧水銀灯12の点
灯中に不用意に扉11aを開いて作業者に傷害を与えない
ように設けられている。なお、マイクロプロセッサ64に
は別途に超高圧水銀灯12の点滅を表示する表示ランプ7
8、79が設けられ、表示ランプ78は点灯スイッチ76が閉
じられて超高圧水銀灯12が点灯したことを表示し、表示
ランプ79は超高圧水銀灯12が発生する紫外線の光度が安
定したことを表示し、これらの表示を確認した後、スイ
ッチ71の起動スイッチ72によりマイクロプロセッサ64が
ONされる。

第５図において、符号81は回転数設定ボリュームであ
り、サーボコントローラ66に接続されてサーボモータ53
の回転数を設定する。一方、ワーク移動機構49のサーボ
モータ53には、第１図に示すように、出力軸53aに対向
してロータリーエンコーダ82が設けられ、サーボモータ
53の回転に伴いロータリーエンコーダ82が信号を出力し
て増幅器83を介して速度モニタ84に入力され、回転数設
定ボリューム81によって設定されたサーボモータ53の回
転数を監視できるようになっている。なお、増幅器83
は、プラグ85を介して、例えばAC 100V電源に接続され
る電源回路86に接続され、必要な電圧・電流が増幅器8
3、ロータリーエンコーダ82および速度モニタ84に供給
される。また、上述の回転数設定ボリューム81、サーボ
コントローラ66、ロータリーエンコーダ82、増幅器83、
速度モニタ84および電源回路86はサーボモータ53の回転
数を制御してワーク移動機構49が移動するワーク把持組
立体37の移動速度を制御する速度制御機構87を構成し、
速度制御機構87によってワーク移動機構49がワーク把持
組立体37を光学ユニット32に対して相対的に移動させる
移動速度を可変制御することができる。

第１図において、ワーク移動機構49のベアリングハウ
ジング51にはブラケット88、89を介してベアリングハウ
ジング51に支持されたスライド用ロッド90が第２の光軸
Y₁−Y₂、すなわち、ワーク38の移動方向に平行に設けら
れ、スライド用ロッド90には上方から順次に光電スイッ
チ91、92、93が固定されている。ワーク把持組立体37の
移動ベース44の側面にはこれら光電スイッチ91、92、93
に対向して光電スイッチ用反射板95が固着されており、
ワーク把持組立体37がワーク移動機構49によって上方向
に移動すると、順次に光電スイッチ91、92、93が投光す
る光線を反射して光電スイッチ91、92、93にそれぞれ内
蔵された受光部が、該反射光を受けて信号を出力し、第
５図に示すリレー61、62、63がそれぞれ光電スイッチ9
1、92、93の信号を受けて閉じられる。そして、光電ス
イッチ91が、ワーク把持組立体37に把持されたワーク38
の先端が第１図中、最も低いホームポジションH₀に位置
したとき、リレー63が閉じてマイクロプロセッサ64を介
してサーボモータ53を停止し、ワーク把持組立体37が停
止する。同様に、ワーク38の先端が円錐面26内に突出す
るH₁に位置したときに、リレー62が閉じてマイクロプロ
セッサ64、コントローラ65を介してロータリーソレノイ
ド17が作動し、光源部20のシャッタ14が開く。さらに、
ワーク38の先端が最も高いH₂に位置したときにリレー61
が閉じてシャッタ14が閉じられ、同時にサーボモータ53
が逆方向に回転してワーク38の先端がホームポジション
H₀に向かって下降する。なお、第５図において符号94は
マイクロプロセッサ64に設けられたタイマであり、ワー
ク38の先端がH₁に位置したときに、リレー62によって作
動し、リレー62の閉時点から遅延させて第１図中、図示
しないサーボモータ53のブレーキを作動させてサーボモ
ータ53の停止および逆転が円滑に行われるようにしてい
る。

第２、３図において、反射鏡25の円錐面26によって反
射されたレンズ部21の平行光線は前述のように、第２の
光軸Y₁−Y₂の直角方向に平行な平行光線となり、円錐面
26の反射領域内で第２の光軸Y₁−Y₂の０点に集光され、
円錐面26内にワーク38が位置するときに、ワーク38の感
光性塗膜45に投光されるが、感光性塗膜45上の紫外線の
照度Ｉ（mW/cm²）は、反射鏡25のフランジ部28の底面か
らの高さｈがh_i、h_rおよびh_oと変化することによって異
なり、円錐面26の入射光の位置ｒに比例して変化する。
これら、照度Ｉと高さｈの関係を第６図に示す。第６図
に示すように、ｈが大きくなれば照度Ｉは大きくなり、
その関係は次式（２）により与えられる。

但し、ｋは定数である。

したがって、ワーク38を反射鏡25の円錐面26内の適当
位置に固定し、光源部20のシャッタ14が開いてフォトマ
スク47のスリット48を通して反射鏡25で集光された紫外
線を感光性塗膜45に露光するようにすると、反射鏡25に
投光される平行光線はほぼ照度が均一に分布されている
にも拘らず、ワーク38の軸線Y₃−Y₄に沿って感光性塗膜
45に露光される紫外線の照度が変化することになる。こ
のため、ワーク移動機構49によってワーク把持組立体37
を光学ユニット32に対して移動させ、第７図に示すよう
に、ワーク38の先端が円錐面26内に突出してワーク38が
反射鏡25に対して位置する第１の相対位置H₁およびワー
ク38の先端が最も高くなる第２の相対位置H₂を順次に移
動するように、ワーク移動機構49のサーボモータ53を制
御ユニット60によって制御、駆動するようにしている。
そして、前述のようにワーク38の先端が第１の相対位置
H₁に移動したときに、光源部20のシャッタ14を開いて紫
外線をワーク38の感光性塗膜45に露光させ、またワーク
38の先端が第２の相対位置H₂に移動したときにシャッタ
14を閉じて露光を停止させるようにしている。

さらに、第７図に示すホームポジションH₀と第２の相
対位置H₂の間の距離、すなわちワーク38の上下移動のス
パンをl_tとすると、ワーク38がワーク移動機構49に駆動
されてスパンl_tを往復動するときの移動速度は第８図に
示すようになる。但し、第８図中l_tの正の部分はワーク
38の上昇時、負の部分はワーク38の下降時を示す。そし
て、制御ユニット60の速度制御機構87によってワーク38
が一定速度で上昇し、一定速度の領域ａ内で制御ユニッ
ト60により光源部20のシャッタ14を開閉させるようにな
っている。しかも、ワーク38の移動速度を速度制御機構
87によって適切に制御することができるので、反射鏡25
内で紫外線がワーク38の感光性塗膜45にフォトマスク47
のスリット48を通して露光されたときに、紫外線の反射
光が前述の式（２）に示すように、反射鏡25の高さ方向
に異なっても、ワーク38が移動しながら、感光性塗膜45
の各露光部に与えられる紫外線の単位面積当たりの全露
光エネルギを均一とすることができる。したがって、本
実施例においては、反射鏡25が反射して、露光時に感光
性塗膜45を照射する照度分布がトータルで感光性塗膜45
の全面に亘りほぼ均一とすることができる。

次に、上述した立体露光装置10の構成に基づく作用を
説明し、併せて請求項第１による立体露光法の第１実施
例を説明する。

第１、５図において、光源部20の超高圧水銀灯12が制
御ユニット60の点灯スイッチ76を閉じて点灯すると、コ
ントローラ65によって冷却用ファン16が駆動されハウジ
ング11内を冷却する。超高圧水銀灯12が発生した紫外線
が集光ミラー13により集光され、さらにコールドミラー
15で反射されて第１の光軸X₁−X₂上の一点Ｆに集光す
る。一方、ワーク把持組立体37のワークホルダロッド40
にはワークホルダ39を介してワーク38が、第４図に示す
ようにフォトマスク47とともに取付けられている。そし
て、スイッチ71の起動スイッチ72が閉じられると、ワー
ク移動機構49のサーボモータ53が駆動され、回転数設定
ボリューム81により設定された回転数で回転し、駆動プ
ーリ54、タイミングベルト56および従動プーリ55を介し
てスピンドル50が回転駆動される。同時に、移動ベース
44がスピンドル50のねじ作用によって上方に駆動され、
ワーク把持組立体37をワーク38とともに上方に移動し、
ワーク38および光学ユニット32が第２の光軸Y₁−Y₂に沿
って相対的に移動する。このとき、ワーク38の軸線Y₃−
Y₄と第２の光軸Y₁−Y₂が同軸となり、また、ワーク38に
は既にフォトレジストが塗布、乾燥されて感光性塗膜45
が形成されている。

ワーク38が次第に上昇して、第７図中ワーク38の先端
が反射鏡25に対する第１の相対位置H₁まで移動すると、
移動ベース44に設けられた光電スイッチ用反射板95が光
電スイッチ92の投射光を反射して光電スイッチ92がリレ
ー62を閉じ、マイクロプロセッサ64、コントローラ65を
介して光源部20のロータリーソレノイド17を作動させて
シャッタ14を開く。これに伴って、光源部20で集光され
た紫外線がレンズ部21に投光されレンズ部21の平面鏡22
で反射され、さらに凸レンズ23によって第２の光軸Y₁−
Y₂に平行な平行光線となる。該平行光線は反射鏡25の円
錐面26で反射され、第２、３図に示すように、第２の光
軸Y₁−Y₂に直交する平行光線となり、同時に円錐面26の
反射領域内で第２の光軸Y₁−Y₂上の連続する各点Ｏに集
光する。そして、反射鏡25の反射光が第４図に示すフォ
トマスク47のスリット48を通してワーク38の感光性塗膜
45に露光される。このとき、フォトマスク47とワーク38
の感光性塗膜45との間の間隙はフォトマスク47が取外し
可能な範囲に設定され、かつ、例えば３〜200μｍの僅
少な寸法であるため、スリット48による露光のぶれは僅
少であり、露光の実用精度を確保することができる。し
かも、反射鏡25の反射光は感光性塗膜45の表面の法線方
向から入射するので、極めて輪郭精度の高い、したがっ
て忠実度の高い露光潜像が感光性塗膜45に形成される。
なお、本実施例においては、フォトマスク47は透明プラ
スチックフィルム、例えばポリエステルフィルムにパタ
ーニングした、いわゆるフィルムマスクが使用され、上
述のパターニングは銀塩乳剤を塗布、反応させるもので
ある。

このように、ワーク38の感光性塗膜45に紫外線が露光
されながら、ワーク38が上昇、移動して、第７図中ワー
ク38の先端が反射鏡25に対する第２の相対位置H₂まで移
動すると、光電スイッチ用反射板95が光電スイッチ91の
投射光を反射して光電スイッチ91がリレー61を閉じ、光
源部20のロータリーソレノイド17が作動してシャッタ14
を閉じて感光性塗膜45の露光が停止され、同時にサーボ
モータ53が逆回転してワーク移動機構49がワーク把持組
立体37を下降させる。ワーク38が下降してワーク38の先
端がホームポジションH₀まで移動すると光電スイッチ用
反射板95が光電スイッチ93に近接し、同様にして光電ス
イッチ93がリレー63を閉じサーボモータ53が停止し、ワ
ーク38の露光作業が終了する。そして、ワーク38が第８
図に示す一定速度の領域ａ内で露光され、しかも感光性
塗膜45の各露光部に与えられる紫外線の単位面積当りの
露光エネルギが均一となる。また、感光性塗膜45の全面
同時に高いエネルギ密度を有する集光した紫外線が露光
され、さらに、フォトマスク47に対して直角に露光でき
るため、極めて短時間で露光作業を終了することができ
る。また、露光光線がフォトマスク47に対して直角ある
いはほぼ直角に入射するのでフォトマスク47と感光性塗
膜45に多少の間隙があっても精度の高い露光を行うこと
ができる。またさらに、該間隙によってフォトマスク47
の着脱が極めて短時間に行うことができる。なお、従来
のスリット露光方式では、長さ80mm、径14mmの円筒状の
ワーク38に露光時間のみで約30分要していたものが、本
実施例においては露光作業１サイクルを20秒以下で完了
することができた。また、第１表に示したように、レン
ズ部21の照射径が60〜200mmの範囲で選択できるので、
反射鏡25の口径を広い範囲で設定することができ、各種
寸法、形状のワーク38に対応することが可能である。さ
らに、本実施例においては、口径165mmの反射鏡を使用
して上記のような短時間で良好な露光精度が得られ、そ
のときの露光に必要な最低のエネルギは30〜40J/cm²で
あった。

ここで、第９図に、本実施例により得られた動圧気体
軸受の中心軸の一例を示す。ハッチング部はミクロンオ
ーダーの浅い溝であり、本実施例においては、瞬間的な
露光が可能であり、したがって、該中心軸を量産するこ
とができ、その製造コストを極めて安価にすることがで
きる。

このように、本実施例においては、光源部20の超高圧
水銀灯12で発生する紫外線を光学ユニット32で第２の光
軸Y₁−Y₂上に集光するとともに、シャッタ14を開閉して
第２の光軸Y₁−Y₂に沿って移動するワーク38の感光性塗
膜45にフォトマスク47のスリット48を通して第１の相対
位置H₁と第２の相対位置H₂の間で自動的に露光してい
る。このため、露光時間を短縮し、さらに露光作業が自
動化されるため不用な準備作業の熟練度や消費時間を解
消することができる。その結果、露光作業の能率化およ
び製品のコストダウンを図ることができる。

なお、本実施例においては、露光時間の短縮に伴いシ
ャッタ14の開閉時間が極めて短時間があるため、紫外線
被爆による人体への傷害を未然に防止することができ
る。また、図示はしていないものの光学ユニット32のレ
ンズ部21と反射鏡25の間、反射鏡25の外周および反射鏡
25の下部近傍には遮光カバーが設けられており、特に眼
に紫外線の照射がないように万全の措置がなされてい
る。

第10図は請求項第１による立体露光法を実施するため
の請求項第２の立体露光装置における第２実施例を示す
図である。第10図において、符号101は反射鏡であり、
反射鏡101には第２の光軸Y₁−Y₂を回転軸とした回転楕
円体面102が形成され、回転楕円体面102は請求項第２の
一回転体反射面を構成する。さらに、反射鏡101には第
２の光軸Y₁−Y₂を軸とする断面円形の透孔103が穿設さ
れ、ワークホルダ39を介してワークホルダロッド40に把
持されたワーク104が第２の光軸Y₁−Y₂に沿って上昇
し、透孔103に遊合するようになっている。そして、レ
ンズ部21の凸レンズ23から投光された第２の光軸Y₁−Y₂
に平行な平行光線を反射して第２の光軸Y₁−Y₂上の所定
の一点、すなわち焦点Ｐに集光する。また、反射鏡101
は、第１実施例と同様に、例えば光輝アルミニウム合金
のバルク素材を超精密旋盤を使用して単結晶ダイヤモン
ドバイトにより切削し、仕上して得られる。特に、回転
楕円体面102の所望の楕円曲率が得られるように上記の
超精密旋盤にはコンピュータ制御のCNC方式が採用され
ている。ワーク104は半球形状の露光面104aを有し、第
１実施例と同様に図外のワーク移動機構49により、第２
の光軸Y₁−Y₂に沿って上昇しながら露光される。そし
て、ワーク移動機構49によるワーク104の移動速度を適
宜制御することにより、ワーク104の露光面104aに露光
される紫外線の露光エネルギを均一化することができ
る。

第10図において、符号105は遮光板であり、遮光板105
は透孔103の内径よりもやや大きい外径を有する円板で
あり、第２の光軸Y₁−Y₂を中心として該光軸Y₁−Y₂の直
角方向で凸レンズ23の反射鏡101側に貼着して設けられ
ている。そして、ワーク104に凸レンズ23から直接に平
行光線が投射されてワーク104の露光が不均一にならな
いように、また凸レンズ23の平行光線の中央部が遮光さ
れて回転楕円体面102の透孔103の穿設部に該平行光線が
投光されないようにしている。なお、図示は省略してあ
るものの、ワーク104の露光面104aには感光性塗膜が形
成され、さらに半球形状のフォトマスクが露光面104aを
覆うように設けられていることは勿論である。

その他の構成および作用は第１実施例と同様であり、
したがって本実施例においても第１実施例と同様の効果
が得られる。

次に、第11図は請求項３による立体露光法を実施する
ための請求項４の立体露光装置における一実施例を示す
図であり、本実施例は、請求項２の立体露光装置におけ
る第１、第２実施例と異なるワークの態様に対応するも
のである。

第11図において、反射鏡111には第２の光軸Y₁−Y₂に
関して対称で対向する一対の平面鏡112が設けられてい
る。そして、平面鏡112の反射面113と第２の光軸Y₁−Y₂
が挟む挟角はそれぞれ45°であり、さらにそれぞれ反射
面113を通り第２の光軸Y₁−Y₂に直交する直線X₃−X₄お
よびおよびX₅−X₆が互に平行となるように設けられてい
る。すなわち、反射鏡111は第２の光軸Y₁−Y₂に傾斜し
て設けられた反射面113を有し、レンズ部21から投光さ
れた平行光線を反射して該反射光が第２の光軸Y₁−Y₂を
通る−平面に直交する平行光線となるように構成されて
いる。また、符号114は平板上のワークであり、両面に
感光性塗膜115が形成され、また、感光性塗膜115を覆う
ように平板上のフォトマスク116が設けられている。さ
らに、平面鏡112を固定し一体に形成された反射鏡111の
フランジ部111aにはワーク114の形状に対応した透孔117
が第２の光軸Y₁−Y₂に沿って穿設されており、図示しな
いワーク移動機構49に把持されてワーク114が第２の光
軸Y₁−Y₂に沿って上下するようになっている。その他の
構成および作用は請求項第２の第１実施例と同様であ
り、したがって該実施例と同様な効果が得られる。な
お、ワーク114の露光面が片面の場合には、一対の平面
鏡112のうち一方の平面鏡112が省略されることは勿論で
あり、また符号118はフォトマスク116に形成された複数
のスリットである。

（効果）本発明によれば、光源で発生する紫外線を光学ユニッ
トで第２の光軸上に集光するとともに、シャッタを開閉
して第２の光軸に沿って移動するワークの感光性塗膜に
フォトマスクのスリットを通して第１の相対位置と第２
の相対位置の間で自動的に露光している。このため、露
光時間を短縮し、さらに露光作業が自動化されるため不
用な準備作業の熟練度や消費時間を解消することができ
る。したがって、本発明の目的とする露光作業の能率化
および製品のコストダウンをともに達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜９図は請求項第１に係る立体露光法を実施するた
めの請求項第２における立体露光装置の第１実施例であ
り、第１図はその構成を示す正面要部断面図、第２図は
その反射鏡の平面図、第３図は第２図のIII−III矢視断
面図、第４図はそのワークの把持状態を示す断面図、第
５図はその制御ユニットの全体構成図、第６図はその反
射鏡内の高さと、反射光の照度の関係を示すグラフ、第
７図はそのワークの移動状況を示す模式図、第８図はそ
のワーク移動機構の移動速度特性を示すグラフ、第９図
はその露光されたワークの一例を示す正面図である。第
10図は請求項第１に係る立体露光法を実施するための請
求項第２における立体露光装置の第２実施例を示すその
要部断面図であり、第11図は請求項第３に係る立体露光
法を実施するための請求項第４における立体露光装置の
一実施例を示すその要部斜視図である。第12図は従来の
立体露光装置を示すその概略断面図である。 10……立体露光装置、11……ハウジング、12……超高圧
水銀灯（光源）、13……集光ミラー、14……シャッタ、
18……サブフレーム、20……光源部、21……レンズ部、
25、101、111……反射鏡、26…円錐面（一軸回転体面射
面）、102……回転楕円体面（一軸回転体面射面）、2
9、103、117……透孔、32……光学ユニット、34……本
体フレーム、37……ワーク把持組立体、38、104、114…
…ワーク、39……ワークホルダ、45、115……感光性塗
膜、47、116……フォトマスク、48、118……スリット、
49……ワーク移動機構、60……制御ユニット、71……ス
イッチ、113……反射面、X₁−X₂……第１の光軸、Y₁−Y
₂……第２の光軸。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源部、レンズ部および反射鏡からなる光
学ユニットの光源部で、光源が発生する紫外線を集光ミ
ラーにより第１の光軸上の一点に集光するとともに開、
閉するシャッタを開いて集光された紫外線をレンズ部に
投光し、レンズ部が該紫外線を第２の光軸に平行な平行
光線とし、次いで該平行光線を反射鏡で反射して第２の
光軸上の連続する各点または第２の光軸上の一点のうち
のいずれか一方に集光し、集光された紫外線をフォトマ
スクのスリットを通してワークの感光性塗膜に露光する
立体露光法であって、前記ワークが反射鏡に対して第１の相対位置および第２
の相対位置に順次に移動するように、第２の光軸に沿い
ワークおよび光学ユニットが相対的に移動し、ワークが
第１の相対位置に移動したときに光源部のシャッタを開
いて紫外線をワークの感光性塗膜に露光するとともにワ
ークが第２の相対位置に移動したときにシャッタを閉じ
て露光を停止するようにしたことを特徴とする立体露光
法。
【請求項２】サブフレームに支持されたハウジングに収
納され、紫外線を発生する光源、該紫外線を第１の光軸
上の一点に集光する集光ミラーおよび開、閉して集光さ
れた紫外線を通過、遮断するシャッタを備えた光源部
と、光源部のシャッタが開いて投光された紫外線を第２
の光軸に平行な平行光線とするレンズ部と、第２の光軸
を回転軸として形成された一軸回転体反射面を有し、レ
ンズ部から投光された平行光線を反射して該反射光を第
２の光軸上の連続する各点または第２の光軸上の所定の
一点のうちのいずれか一方に集光するとともに第２の光
軸に沿って透孔が穿設された反射鏡と、からなる光学ユ
ニットを備え、前記光源部のシャッタを開いて、外周を
囲うフォトマスクとともに反射鏡の透光に遊合するワー
クの外面に形成された感光性塗膜に、フォトマスクのス
リットを通して反射鏡で集光された紫外線を露光する立
体露光装置であって、前記ワークをワークホルダを介して着脱自在に把持する
ワーク把持組立体と、光学ユニットおよびワーク把持組
立体を相対的に移動させて、ワークが反射鏡に対して第
１の相対位置および第２の相対位置に順次に移動するよ
うに光学ユニットまたはワーク把持組立体のうちのいず
れか一方を第２の光軸に沿って移動させるワーク移動機
構と、スイッチによって開、閉され、スイッチが閉じら
れると所定のプログラムに基づいて自動的にワーク移動
機構を駆動させてワークが第１の相対位置に移動したと
きに光源部のシャッタを開いて紫外線をワークの感光性
塗膜に露光させるとともにワークが第２の相対位置に移
動したときにシャッタを閉じて露光を停止させる制御ユ
ニットと、光源部のサブフレーム、レンズ部、反射鏡、
ワーク把持組立体およびワーク移動機構をそれぞれ支持
する本体フレームと、を設けたことを特徴とする立体露
光装置。
【請求項３】光源部、レンズ部および反射鏡からなる光
学ユニットの光源部で、光源が発生する紫外線を集光ミ
ラーにより第１の光軸上の一点に集光するとともに開、
閉するシャッタを開いて集光された紫外線をレンズ部に
投光し、レンズ部が該紫外線を第２の光軸に平行な平行
光線とし、次いで該平行光線を反射鏡で反射して第２の
光軸を通る一平面に直交する平行光線とし、反射された
紫外線をフォトマスクのスリットを通してワークの感光
性塗膜に露光する立体露光法であって、前記ワークが反射鏡に対して第１の相対位置および第２
の相対位置に順次に移動するように、第２の光軸に沿い
ワークおよび光学ユニットが相対的に移動し、ワークが
第１の相対位置に移動したときに光源部のシャッタを開
いて紫外線をワークの感光性塗膜に露光するとともにワ
ークが第２の相対位置に移動したときにシャッタを閉じ
て露光を停止するようにしたことを特徴とする立体露光
法。
【請求項４】サブフレームに支持されたハウジングに収
納され、紫外線を発生する光源、該紫外線を第１の光軸
上の一点に集光する集光ミラーおよび開、閉して集光さ
れた紫外線を通過、遮断するシャッタを備えた光源部
と、光源部のシャッタが開いて投光された紫外線を第２
の光軸に平行な平行光線とするレンズ部と、第２の光軸
に傾斜して設けられた反斜面を有し、レンズ部から投光
された平行光線を反射して該反射光を第２の光軸を通る
一平面に直交する平行光線とするとともに第２の光軸に
沿って透孔が穿設された反射鏡と、からなる光学ユニッ
トを備え、前記光源部のシャッタを開いて、外周を囲う
フォトマスクとともに反射鏡の透光に遊合するワークの
外面に形成された感光性塗膜に、フォトマスクのスリッ
トを通して反射鏡で集光された紫外線を露光する立体露
光法であって、前記ワークをワークホルダを介して着脱自在に把持する
ワーク把持組立体と、光学ユニットおよびワーク把持組
立体を相対的に移動させて、ワークが反射鏡に対して第
１の相対位置および第２の相対位置に順次に移動するよ
うに光学ユニットまたはワーク把持組立体のうちのいず
れか一方を第２の光軸に沿って移動させるワーク移動機
構と、スイッチによって開、閉され、スイッチが閉じら
れると所定のプログラムに基づいて自動的にワーク移動
機構を駆動させてワークが第１の相対位置に移動したと
きに光源部のシャッタを開いて紫外線をワークの感光性
塗膜に露光させるとともにワークが第２の相対位置に移
動したときにシャッタを閉じて露光を停止させる制御ユ
ニットと、光源部のサブフレーム、レンズ部、反射鏡、
ワーク把持組立体およびワーク移動機構をそれぞれ支持
する本体フレームと、を設けたことを特徴とする立体露
光装置。
【請求項５】前記紫外線を発生する光源が超高圧水銀灯
であることを特徴とする請求項第２または第４記載の立
体露光装置。
【請求項６】前記レンズ部が凸レンズを備え、該凸レン
ズが光源部から投光された紫外線を第２の光軸に平行な
平行光線とするとともに該平行光線により反射鏡がほぼ
均一な照度分布で照射されるようにしたことを特徴とす
る請求項第２または第４記載の立体露光装置。
【請求項７】前記凸レンズの反射鏡側に円形の遮光板を
設け、反射鏡の透孔の穿設部にレンズ部の平行光線が透
光されないようにしたことを特徴とする請求項第６記載
の立体露光装置。
【請求項８】前記反射鏡の一軸回転体反射面が円錐面か
らなり、レンズ部から投光された平行光線を反射して第
２の光軸上の連続する各点に集光するようにしたことを
特徴とする請求項第２記載の立体露光装置。
【請求項９】前記反射鏡の一軸回転体反射面が回転楕円
体面からなり、レンズ部から投光された平行光線を反射
して第２の光軸上の所定の一点に集光するようにしたこ
とを特徴とする請求項第２記載の立体露光装置。
【請求項１０】前記反射鏡により第２の光軸上の連続す
る各点に集光される反射光が平行光線であり、かつワー
クの感光性塗膜に露光されたときに該感光性塗膜を照射
する照度分布が感光性塗膜の全面に亘りほぼ均一である
ことを特徴とする請求項第２記載の立体露光装置。
【請求項１１】前記ワーク把持組立体が、ワークホルダ
を介してワークの軸線が上下方向に延在するようにワー
クを把持し、かつフォトマスクの自重でワークホルダに
支持されるようにしたことを特徴とする請求項第２記載
の立体露光装置。
【請求項１２】前記ワーク把持組立体にワークホルダを
連結するワークホルダロッドを設け、該ワークホルダロ
ッドにワークホルダに向かって突起する突起部を形成す
るとともに該突起部をワークホルダに嵌挿してワークホ
ルダをワーク把持組立体に着脱自在に設けたことを特徴
とする請求項第２または第４記載の立体露光装置。
【請求項１３】前記ワーク移動機構と本体フレームの間
に防振部材を介装したことを特徴とする請求項第２また
は第４記載の立体露光装置。
【請求項１４】前記制御ユニットのスイッチが起動スイ
ッチおよび非常停止スイッチからなり、制御ユニットか
ら離隔して設けられ、かつ遠隔操作可能なようにケーブ
ルを介して制御ユニットに接続されたことを特徴とする
請求項第２または第４記載の立体露光装置。
【請求項１５】前記制御ユニットが速度制御機構を備
え、該速度制御機構がワーク移動機構を介して光学ユニ
ットおよびワーク把持組立体を相対的に移動させる移動
速度を可変制御するようにしたことを特徴とする請求項
第２または第４記載の立体露光装置。
【請求項１６】前記制御ユニットの速度制御機構がワー
ク移動機構を介して光学ユニットおよびワーク把持組立
体を相対的に一定速度で移動させ、かつ一定速度で移動
中に制御ユニットが光源部のシャッタを開閉させてワー
クの感光性塗膜に紫外線を露光させるようにしたことを
特徴とする請求項第15記載の立体露光装置。
【請求項１７】前記制御ユニットの速度制御機構により
光学ユニットおよびワーク把持組立体の相対的な移動速
度が制御されて、紫外線がワークの感光性塗膜にフォト
マスクのスリットを通して露光されたときに、該感光性
塗膜の各露光部に与えられる紫外線の単位面積当りの露
光エネルギが均一であることを特徴とする請求項第15記
載の立体露光装置。