JP4441310B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを形成し当該光ビームを画像記録媒体の記録面へ結像させるための光学系を備えた複数の記録素子アッセンブリをｘ方向に沿って配列されてユニット化された記録ヘッドと、前記画像記録媒体と、を前記ｘ方向とは略直交するｙ方向に相対移動させることで、当該画像記録面に画像を記録する画像記録装置に関するものである。

従来、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子（記録素子）が利用され、画像データに応じて変調された光ビームを照射する記録ヘッドを用いて記録媒体へ画像を記録する（例えば、感光材料への画像露光）画像記録装置が種々提案されている（特許文献１参照）。

例えば、ＤＭＤは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上にＬ行×Ｍ列の２次元状に配列されたミラーデバイスであり、単一の光源をこのＤＭＤに照射することで、ＤＭＤの分解能に応じた複数の光を独立して変調制御することができる。

一般に、ＤＭＤ等の記録素子は、各行の並び方向と各列の並び方向とが直交するように格子状（マトリクス状）に配列されていが、この記録素子を、走査方向に対して傾斜させて配置することで、走査時に走査線の間隔が密になり、解像度を上げることができる。

ところで、上記のような複数の光ビームを同時に走査するための走査光学系の形態としては、定盤上を摺動可能な記録ステージを設け、記録媒体を前記記録ステージ上に平面的に位置決めして、前記記録ヘッドから照射される光ビームの発光点の配列方向（ｘ方向）に対して略直交する方向（ｙ方向）に記録ステージを移動（走査）しながら、固定配置された記録ヘッドからの光ビームを照射する構造が好ましい。この場合、解像度を高くしようとすればするほど、光ビームの走査位置の精度を上げなければならず、記録ステージの移動直進性はもちろん、記録ステージへの記録媒体の位置決めが重要となる。このため、記録ヘッドによる画像記録とは別に、記録媒体に設けた位置決め用のマークを読み取るためのマーク読取手段（例えば、カメラユニット）を配設し、カメラユニットによって読み取ったマークの位置情報に基づいて、電気的に画像記録位置を補正することが必要となる。

手順としては、記録ステージの定盤上での往路移動中にマークを読み取り、復路移動中に画像記録を実行することになる。
米国特許第００５１３２７２３号

しかしながら、従来のマークの読み取り手順では、記録媒体を位置決めした記録ステージの往路移動中において、マーク検出時に一旦停止させた状態でマークを読み取るようにしている。

これは、記録ステージが移動している状態でマークを読み取ると、この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とにより、マークが変形し、予め記憶している基準となるマーク形状の画像データと異なる画像となるためである。

このため、マーク読み取りのための一旦停止が、画像記録処理全体の作業効率に多大な影響を及ぼす結果となっている。

本発明は上記事実を考慮し、マーク読取のために画像記録媒体の移動を一旦停止させることなく、かつ移動中の読み取りによるマークの変形が生じても、確実にマークによる画像記録媒体の位置の認識を行うことができ、作業効率を向上することができる画像記録装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明は、光ビームを形成し当該光ビームを画像記録媒体の記録面へ結像させるための光学系を備えた複数の記録素子アッセンブリがｘ方向に沿って配列されてユニット化された記録ヘッドと、前記画像記録媒体と、を前記ｘ方向とは略直交するｙ方向に相対移動させることで、当該画像記録面に画像を記録する画像記録装置であって、前記記録ヘッドに隣接配置され、当該前記画像記録媒体上に設けられた位置決めマークを読み取るマーク読取手段を有し、前記マーク読取手段は、前記マークを撮像する撮像素子と、前記撮像素子による撮像時間と、前記画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、前記マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データを記憶する記憶手段と、前記画像記録媒体の移動中に前記撮像素子で撮像した撮像マーク形状の画像データと、前記記憶手段に記憶された変形マーク形状の画像データと、を照合する照合手段と、前記照合手段による照合結果に基づいて、前記記録ヘッドによる少なくとも画像記録開始時期を補正する補正係数を演算する補正係数演算手段と、からなり、前記画像記録媒体をｙ方向に移動させながら前記マーク読取手段による前記マークの読み取りを実行し、前記記録ヘッドによる画像記録を実行すると共に、前記マーク読取手段が、前記画像記録媒体の移動中による読み取りによって発生する前記マークの変形を予測して、前記画像記録媒体と前記記録ヘッドとの相対位置を認識することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、マーク読取手段によるマークの読み取りの際、画像記録媒体のｙ方向の移動を継続したままで実行する。この結果、マークは、この移動時の移動速度、並びにマーク読取手段の読取速度（例えば、撮像素子であればシャッタースピードに相当）によって変形する。

そこで、この移動中の読み取りに起因する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画像記録媒体と記録ヘッドとの相対位置を認識することができる。

また、請求項１に記載の画像記録装置においては、請求項２に記載の発明のように、前記マーク読取手段による前記マークの読み取りは前記画像記録媒体のｙ方向の往路移動中に実行し、前記記録ヘッドによる画像記録は前記画像記録媒体のｙ方向の復路移動中に実行するようにしてもよい。

また、請求項１に記載の発明によれば、記憶手段には、予め変形することを予測した変形マーク形状の画像データを記憶しておく。

ここで、撮像素子によって画像記録媒体が移動している状態でマークを撮像する。このとき、画像記録媒体が移動していることで、並びに撮像素子の撮像時間（シャッタースピード）に起因して、撮像したマークは変形する。

照合手段では、撮像した撮像マーク形状の画像データと、前記記憶手段に記憶された変形マーク形状の画像データと、を比較照合する。この照合は、撮像したマークが変形していても、照合の基準となるマークも予めこの変形を予測して記憶手段に記憶しているため、精度の高い照合が可能となる。

照合手段の照合の結果、補正係数演算手段では、前記記録ヘッドによる少なくとも画像記録開始時期を補正する補正係数を演算する。この補正係数に基づいて記録ヘッドでは、画像記録開始時期等が補正されるため、画像記録媒体上に記録された画像の位置を適正の位置に補正することができる。

さらに、請求項１に記載の画像記録装置においては、請求項２に記載の発明のように、前記マーク読取手段による前記マークの読み取りは前記画像記録媒体のｙ方向の往路移動中に実行し、前記記録ヘッドによる画像記録は前記画像記録媒体のｙ方向の復路移動中に実行するようにしてもよい。

請求項３に記載の発明は、光ビームを形成し当該光ビームを画像記録媒体の記録面へ結像させるための光学系を備えた複数の記録素子アッセンブリがｘ方向に沿って配列されてユニット化された記録ヘッドと、前記画像記録媒体と、を前記ｘ方向とは略直交するｙ方向に相対移動させることで、当該画像記録面に画像を記録する画像記録装置であって、前記画像記録媒体を保持するための記録ステージと、前記記録ステージを支持すると共に、当該記録ステージを前記ｙ方向へ往復移動させる記録ステージ移動手段と、前記記録ヘッドに対して前記ｙ方向に沿って隣接配置され、当該前記画像記録媒体上に設けられ記録ステージと画像記録媒体との相対位置を認識するためのマークを読み取るマーク読取手段とを有し、前記マーク読取手段は、前記マークを撮像する撮像素子と、前記撮像素子による撮像時間と、前記画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、前記マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データを記憶する記憶手段と、前記画像記録媒体の移動中に前記撮像素子で撮像した撮像マーク形状の画像データと、前記記憶手段に記憶された変形マーク形状の画像データと、を照合する照合手段と、前記照合手段による照合結果に基づいて、前記記録ヘッドによる少なくとも画像記録開始時期を補正する補正係数を演算する補正係数演算手段と、からなり、前記記録ステージ移動手段による記録ステージの往路移動中に前記マーク読取手段による前記マークの読み取りを実行し、復路移動中に前記記録ヘッドによる画像記録を実行すると共に、前記マーク読取手段が、前記記録ステージの往路移動中による読み取りによって発生する前記マークの変形を予測して、前記記録ステージと画像記録媒体との相対位置を認識することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、マーク読取手段によるマークの読み取りの際、画像記録媒体が位置決めされた記録ステージを記録ステージ移動手段によってｙ方向の往路移動を継続したままで実行する。この結果、マークは、記録ステージの移動速度、並びにマーク読取手段の読取速度（例えば、撮像素子であればシャッタースピードに相当）によって変形する。

そこで、この移動中の読み取りに起因する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ステージと画像記録媒体との相対位置を認識することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記マーク読取手段は、前記撮像素子による前記マークの撮像時に、撮像素子のシャッター開放時間内にそのシャッター開放時間よりも短い時間だけ照明光を発光する発光手段を更に有し、前記記憶手段には、前記発光手段の発光時間と、前記画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、前記マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データを更に記憶することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、撮像素子によるマークの撮像時に、発光手段が撮像素子のシャッター開放時間内にそのシャッター開放時間よりも短い時間だけ照明光を発光するため、撮像素子は、シャッター開放時間内において、ストロボ光が発光している間に移動したマークの移動軌跡を撮像する。また、記憶手段には、発光手段の発光時間と、画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データが記憶されており、照合手段は、上記のストロボ撮影により変形して撮像された撮像マーク形状の画像データと、記憶手段に記憶されたこの変形マーク形状の画像データと、を比較照合する。そして、この照合の結果に基づき、画像記録媒体上に記録する画像の位置が適正位置に補正される。

このようなストロボ撮影を行うことにより、撮像素子のシャッタースピードのばらつきを要因とする、撮像マーク形状の画像データのマーク移動方向における変形状態のばらつき（寸法のばらつき）が抑えられ、マーク読取及び照合精度が高められて感光材料２２上に記録する画像記録位置の補正精度が向上する。

以上説明した如く本発明では、マーク読取のために画像記録媒体の移動を一旦停止させることなく、かつ移動中の読み取りによるマークの変形が生じても、確実にマークによる画像記録媒体の位置の認識を行うことができ、作業効率を向上することができるという優れた効果を有する。

図１乃至図３には、本実施の形態に係るフラッドベッドタイプの画像記録装置１０が示されている。

画像記録装置１０は、棒状の角パイプを枠状に組み付けて構成された矩形状の枠体１２に各部が収容されて構成されている。なお、枠体１２には、図示しないパネルが張り付けられることで、内外を遮断している。

枠体１２は、背高の筐体部１２Ａと、この筐体部１２Ａの一側面から突出するように設けられたステージ部１２Ｂと、で構成されている。

ステージ部１２Ｂは、その上面が筐体部１２Ａよりも低位とされ、作業者がこのステージ部１２Ｂの前に立ったときに、ほぼ腰高の位置となっている。

ステージ部１２Ｂの上面には、開閉蓋１４が設けられている。開閉蓋１４の筐体部１２Ａ側の一辺には、図示しない蝶番が取付けられており、この一辺を中心として、開閉動作が可能となっている。

開閉蓋１４を開放した状態のステージ部１２Ｂの上面には、露光ステージ１６（図４参照）が露出可能となっている。

露光ステージ１６の下面には、断面略コ字型の脚部１６Ａ（図４参照）が取り付けられており、この脚部１６Ａは、このステージ部１２Ｂから前記筐体部１２Ａまで延設された定盤１８に対して、当該露光ステージ１６を摺動可能に支持すると共に、互いに平行、かつ定盤１８の長手方向に沿って配設された一対の摺動レール２０を介して支持されている。

露光ステージ１６は、前記摺動レール２０に支持されることで、ほとんど摩擦抵抗なく（ベアリング等を介している場合は、そのベアリングの転がり抵抗のみで）ｙ方向へ摺動可能となっている。

この定盤１８の長手方向一端部は、前記ステージ部１２Ｂまで至っており、この位置に露光ステージ１６が位置している状態で、作業者は露光ステージ１６上に感光材料２２を載置、或いは取り出すことができる。

定盤１８は、筐体部１２Ａを構成する角パイプに対して強固に固定された架台２４に支持されており、露光ステージ１６の移動軌跡の基準となっている。

前記定盤１８の長手方向に沿って配設された一対の摺動レール２０の間には、リニアモータ部２６が配設されている。

リニアモータ部２６は、周知の如く、ステッピングモータの駆動力を応用した直線型の駆動源であり、定盤１８の長手方向に沿って設けられた棒状のステータ部（磁石部）２６Ａ（図２参照）と、露光ステージ１６の下面側に設けられ前記ステータ部２６Ａとは所定の間隔を持って配置されたコイル部２６Ｂとで、構成されている。

すなわち、露光ステージ１６は、コイル部２６Ｂへの通電によって発生する磁界とステータ部２６Ａの磁界との磁力作用により駆動力を得て、前記摺動レール２０に沿って定盤１８上を、その長手方向（ｙ方向）に移動する構成である。

前述したように、原理はステッピングモータと同様であるため、本実施の形態に係る露光ステージ１６は、定速性、位置決め精度、並びに始動、停止時のトルク変動等、電気的な制御により精度の高い駆動制御が可能となっている。

またリニアモータ部２６には、図示しないリニアエンコーダが付設されており、このリニアエンコーダは、露光ステージ１６と共にコイル部２６Ａがステータ部２６Ｂに対してｙ方向へ相対移動する際に、その往復移動方向に対応する極性のパルス信号を移動量に比例するパルス数だけパルスカウンタへ出力する。

露光ステージ１６には、前述の如く、感光材料２２が敷設されるようになっている。露光ステージ１６には、前記感光材料２２の載置面に複数の溝（図示省略）が設けられており、感光材料２２が所定位置に位置決めされた状態で、バキュームポンプ等によって溝内を負圧とすることで、感光材料２２を密着させることができる。

露光ステージ１６における定盤１８上での移動軌跡のほぼ中間位置には、露光ヘッドユニット２８（図５参照）が配設されている。

露光ヘッドユニット２８は、前記定盤１８の幅方向両端部の外側にそれぞれ立設された一対の支柱３０に掛け渡されるように架設されている。すなわち、露光ヘッドユニット２８と定盤１８との間を前記露光ステージ１６が通過するゲートが形成される構成である。

露光ヘッドユニット２８は、複数のヘッドアッセンブリ２８Ａが前記定盤１８の幅方向に沿って配列されて構成されており、前記露光ステージ１６を定速度で移動させながら、所定のタイミングでそれぞれのヘッドアッセンブリ２８Ａから照射される複数の光ビーム（詳細後述）を前記露光ステージ１６上の感光材料２２へ照射することで、感光材料１６を露光することができるようになっている。

図６（Ｂ）に示される如く、露光ヘッドユニット２８を構成するヘッドアッセンブリ２８Ａは、ｍ行ｎ列（例えば、２行５列）の略マトリックス状に配列されており、これら複数のヘッドアッセンブリ２８Ａが前記露光ステージ１６の移動方向（以下走査方向という）と直交する方向に配列される。本実施の形態では、感光材料２２の幅との関係で、２行で合計１０個のヘッドアッセンブリ２８Ａとした。

ここで、１つのヘッドアッセンブリ２８Ａによる露光エリア２８Ｂ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、露光ステージ１６Ａの移動に伴い、感光材料２２にはヘッドアッセンブリ２８Ａ毎に帯状の露光済み領域が形成される（図６（Ａ）参照）。

図１に示される如く、前記筐体部１２Ａ内には、前記定盤１８上の露光ステージ１６の移動を妨げない別の場所に光源ユニット３０が配設されている。この光源ユニット３０には複数のレーザー（半導体レーザー）を収容しており、このレーザーから出射する光を光ファイバー（図示省略）を介して、それぞれのヘッドアッセンブリ２８Ａへ案内している。

それぞれのヘッドアッセンブリ２８Ａは、前記光ファイバーによって案内され、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、ドット単位で制御し、感光材料２２に対してドットパターンを露光する。本実施の形態では、前記複数のドットパターンを用いて１画素の濃度を表現するようになっている。

図７に示される如く、前述した帯状の露光済み領域２８Ｂ（１つのヘッドアッセンブリ２８Ａ）は、二次元配列（例えば４×５）された２０個のドットによって形成される。

また、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、実質的なドット間ピッチを狭めることができ、高解像度化を図ることができる。なお、上記のようにヘッドアッセンブリ２８Ａの傾斜は、装置の標準解像度の設定によっては、同一走査線上に複数のドットパターンが重複する場合がある。このような場合には、何れか一方のドットパターン（図７では、斜線としたドットパターン）に対応するＤＭＤを常にオフ状態し、不使用のドットパターンを設ければよい。

ここで、ステージ部１２Ｂにおいて、前記露光ステージ１６上に位置決めされた感光材料２２への露光処理は、前記露光ステージ１６に感光材料２２を載置し、定盤１８上の摺動レール２０に沿って奥側へ移動するとき（往路）ではなく、一旦、定盤１８の奥側端部へ到達して、前記ステージ部１２Ｂへ戻るとき（復路）に実行される。

すなわち、往路走行は、露光ステージ１６上の感光材料２２の位置情報を得るための移動であり、この位置情報を得るためのユニットとして、定盤１８上には、アライメントユニット３２（図８参照）が配設されている。

アライメントユニット３２は、前記露光ヘッドユニット２８よりも往路方向奥側に配設されており、筐体部１２Ａの一部を構成する一対の梁部３４（図８参照）に固定されている。

アライメントユニット３２は、前記一対の梁部３４に固定されるベース部３６と、このベース部３６に対して定盤１８の幅方向へ移動可能な複数（本実施の形態では、４台）のカメラ部３８と、で構成されている。

カメラ部３８は、それぞれ独立して前記ベース部３６に沿って配設された互いに平行な一対のレール部４０にカメラベース４２を介してｘ方向に摺動可能に取付けられている。

カメラ部３８は、カメラ本体３８Ａの下面にレンズ部３８Ｂが設けられ、当該レンズ部３８Ｂの突出先端部には、リング状のストロボ光源（ＬＥＤストロボ光源）３８Ｃが取付けられている。

このストロボ光源３８Ｃからの光が、前記露光ステージ１６上の感光材料２２へ照射され、その反射光を前記レンズ部３８Ｂを介してカメラ本体３８Ａに入力させることで、感光材料２２上のマークＭ（図９参照）を撮影することができる。

前記カメラベース４２は、それぞれ、ボールねじ機構部４４の駆動によって、定盤１８の幅方向（ｘ方向）へ移動可能となっており、前記露光ステージ１６の移動と、このボールねじ機構部４４の駆動力による定盤１８の幅方向への移動とによって、感光材料２２の所望の位置にレンズ部３８Ａの光軸を配置することが可能となっている。すなわち、露光ステージ１６と、感光材料２２とは、作業者が感光材料２２を載置することで、その相対位置関係が決まるため、若干のずれが生じることがある。

そこで、感光材料２２に設けられたマークＭ（図９参照）をカメラ本体３８Ａによって撮影する。この撮影によって前記ずれが認識され、露光ステージ１６と既知の相対関係となっている前記露光ヘッドユニット２８による露光タイミングに補正をかけ、感光材料２２と画像との相対位置を所望の位置としている。
（露光ヘッドユニット２８とカメラユニット３２との相対位置関係）
ところで、本実施の形態では、このカメラユニット３２と露光ヘッドユニット２８との相対位置は、当該カメラユニット３２の外観構造と、露光ヘッドユニット２８の外観構造に基づいて、露光ステージ１６が最も短距離の往復移動ですむような配置としている。

図１０（Ａ）は、本実施の形態の露光ヘッドユニット２８とカメラユニット３２との配置関係を示す概略図である。

ステージ部１２Ｂに位置する露光ステージ１６が定盤１８に沿って往路移動（図１０（Ａ）の右方向）するとき、まず、露光ヘッドユニット２８の下を通過して、カメラユニット３２へと至り、カメラユニット３２へ到達する。このカメラユニット３２を露光ステージ１６の全面が通過までの距離が寸法Ｌ１となる。

一方、図１０（Ｂ）は、往路でカメラユニット３２による撮影、復路で露光ヘッドユニット１６による露光が行われる系において、最も実施される配置関係を示す概略図である。

図１０（Ａ）と同様に、ステージ部１２Ｂに位置する露光ステージ１６が定盤１８に沿って往路移動（図１０（Ｂ）の右方向）するとき、まず、カメラユニット３２の下を通過する。これにより、カメラユニット３２による撮影が可能となる。

しかし、復路で露光ヘッドユニット２８による露光を実施するためには、露光ステージ１６の全面が露光ヘッドユニット２８を通過するまで往路を継続しなければならず、結果として露光ステージ１６の移動距離は、寸法Ｌ２となる。

ここで、寸法Ｌ１と寸法Ｌ２との関係は、明らかにＬ１＜Ｌ２であり、本実施の形態にように、往路で実施するカメラユニット３２を往路移動方向奥側とすることで、露光ステージ１６の移動量を軽減することが可能となっている。
（塵埃排除構造）
図１に示される如く、定盤１８における前記露光ヘッドユニット２８を含む奥側は、筐体部１２Ａ内の空間に対してさらに隔離するように、チャンバ４６が設けられている。

すなわち、チャンバ４６内には、露光ヘッドユニット２８とカメラユニット３２が配設され、定盤１８がこのチャンバ４６内から前記ステージ部１２Ｂへ連続されており、露光ステージ２８のみが、チャンバ４６内外を行き来（往路移動及び復路移動）する構造となっている。

チャンバ４６の天井部には、送風ダクト４８の一端が取付けられている。この送風ダクト４８の他端部は、送風機５０のエア排出口に取付けられており、送風機５０が作動すると、エアが送風ダクト４８を介して前記チャンバ４６内へ送り込まれる構成である。

ここで、チャンバ４６にエアが送り込まれると、チャンバ４６内は正圧となり、唯一の逃げ場、すなわち、露光ステージ１６の移動空間を通って、ステージ部１２Ｂへと流動する。この流動により、最も塵埃を回避するべき、露光ヘッドユニット２８周辺の塵埃を排出することができ、かつ開閉蓋１４の開放時であっても、圧力差によって新たな塵埃の侵入を防止することが可能となっている。

また、本実施の形態では、前記露光ヘッドユニット２８における露光ステージ１６の往路移動方向手前側、すなわちステージ部１２Ｂに近い側には、定盤１８の幅方向に亘り、除電装置（イオナイザ）５２が配設されている。

除電装置５２は、中空パイプ状の吹出部５２Ａと、この吹出部５２Ａへイオン化されたエアを供給するイオン発生部５２Ｂと、で構成されており、定盤１８に向けて、イオン化されたエアを吹き出す構造となっている。

より具体的には、イオン発生部５２Ｂでは、アース電極と放電電極との間でコロナ放電が発生することでイオンが生成され、このイオンを送風源によって吹出部５２Ａへ案内し、静電気によって帯電している塵埃と異極のイオンによる中和し除電を行う。

これにより、感光材料２２が載置された露光ステージ１６が定盤１８上を移動するとき、感光材料２２の表面を除電し、静電気によって付着している塵埃を除去すると共に、エアブローで露光ステージ１６の上方空間に浮遊する塵埃を除去することが可能となる。
（マーク検出制御）
上記構成の画像記録装置１０におけるアライメントの際に実行される、感光材料２２と、露光ヘッドユニット２８の相対位置関係を把握するための、感光材料２２に付与されたマーク検出制御について説明する。

図１１には、カメラユニット３２におけるマーク検出のための制御系の機能ブロック図が示されている。

コントローラ部５４のカメラ動作制御部５６では、露光ステージ動作制御信号が入力されると、カメラ部３８に対して起動信号を送出する。この起動信号によりカメラ部３８は起動し撮影待機状態になる。

また、コントローラ部５４のトリガ信号生成部５５では、前述したリニアエンコーダの出力パルスをカウントするパルスカウンタが所定のカウント値をとると（例えば、往路移動する露光ステージ１６に搬送された感光材料２２のマークＭがカメラ部３８の撮影画角内に入った位置に対応するパルス数をカウントした際）、トリガ信号を生成してカメラ動作制御部５６及びストロボ発光制御部５７へ送出する。

このトリガ信号の入力タイミングで、カメラ動作制御部５６ではカメラ部３８に対してタイミング信号を送出し、カメラ部３８は撮影を行う。また、ストロボ発光制御部５７ではストロボ光源３８Ｃに対してタイミング信号を送出し、ストロボ光源３８Ｃはカメラ部３８の撮影動作に連動して発光する。

このように、露光ステージ１６の動作タイミング（移動動作）と、カメラ部３８による撮影タイミング及びストロボ光源３８Ｃの発光タイミングとは同期がとられている。

また、上記露光ステージ動作制御信号と共に、サイズデータが幅方向位置設定部５８に入力され、この幅方向位置設定部５８により、ボールねじ機構部４４の動作が制御され、カメラ部３８の定盤１８に対する幅方向位置が調整される。

前記カメラ部３８の撮影動作中において、露光ステージ１６は、定盤１８上の往路を定速度移動する。このため、露光ステージ１６上に載置されている感光材料２２に付与されたマークＭ（図９参照）がカメラ部３８によって撮影される。

撮影されたデータは、撮影データ解析部６０へ送出され、撮影データの解析が行わる。基本的には、撮影された画像データはアナログデータ（光電変換直後は、光量が電圧に変換される）であるため、このアナログデータをデジタル画像データに変換し、当該デジタル画像データが位置データと共に数値（濃度値）管理される。

撮影データ解析部６０で解析されたデジタル画像データは、マーク抽出部６２へ送出され、マークを抽出し、マーク照合部６４へ送出する。一方、前記デジタル画像データに対応付けられた位置データは、露光位置補正係数演算部６６へ送出される。

前記マーク照合部６４では、抽出したマークの画像データと、予めマークデータメモリ６８に記憶されたマークデータとを照合し、一致／不一致を示す信号を前記露光位置補正係数演算部６６へ送出する。

露光位置補正係数演算部６６では、照合の結果、一致していると判別されたマークデータに対応する位置データと、本来の（設計上の）マークの位置データとの誤差を認識し、露光位置（露光ステージ１６の移動方向における露光開始位置並びに、露光ステージ１６の幅方向におけるドットのシフト位置）の補正係数を演算し、露光制御系へ送出する。そしてこの補正係数に基づき、感光材料２２上に記録する画像の位置を適正位置に補正するよう、露光ヘッドユニット２８の各ヘッドアッセンブリ２８Ａによる画像記録開始時期等を補正する。

ここで、本実施の形態におけるマーク検出の特徴は、露光ステージ１６を定速度で移動しながらマークを検出することにある。図９に示される如く、本来、感光材料２２に付与されたマークＭが円形とした場合（図９（Ａ）参照）、これを露光ステージ１６を移動しながら撮影すると、撮影画像は撮影時のシャッタースピード等にもよるが、長円形マークＭＬ（図９（Ｂ）参照）となる。このため従来は、マークＭを撮影（検出）する場合、露光ステージ１６を一旦停止させていた。

しかし、この露光ステージ１６の一旦停止は、作業効率の低下を招き、高速処理に支障をきたす原因となる。

そこで、本実施の形態では、マークデータメモリ６８（図１１参照）に記憶するマークデータを、カメラ部３８の撮影環境（シャッタースピード、露光ステージ１６の移動速度等）を加味した画像ＭＬ’（図９（Ｃ）に示す長円形）とした。すなわち、本来のマーク形状ではなく、前記撮影環境下で実際に露光ステージ１６を移動しながら撮影した画像に対応したマークデータを記憶することで、照合の適正化を図っている。

以下に本実施の形態の作用を説明する。
（画像記録の流れ）
感光材料２２を表面に吸着した露光ステージ１６は、リニアモータ部２６の駆動力により、定盤１８の摺動レール２０に沿ってステージ部１２Ｂから筐体部１２Ａの奥側へ一定速度で移動される（往路移動）。ここで露光ステージ１６がカメラユニット３２を通過する際に、カメラ部３８により感光材料２２に予め付与されたマークＭを検出する。このマークＭは、予め記憶されたマークと照合され、その位置関係に基づいて露光ヘッドユニット２８による露光開始時期等が補正される。

図１２には、上記露光開始時期補正ルーチンを示すフローチャートが示されている。

ステップ１００では、露光開始指示があったか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ１０２へ移行してカメラ部３８を起動させるように指示する。なお、ステップ１００で否定判定の場合は、このルーチンは終了する。

ステップ１０２でカメラ部３８の起動を指示すると、次いでステップ１０４へ移行して感光材料２２のサイズデータが入力されたか否かが判断される。このステップ１０４で肯定判定されると、ステップ１０６へ移行して入力したサイズデータに基づいてカメラ部３８の定盤１８に対する幅方向位置を調整する（ボールねじ機構部４４の駆動制御）。

ステップ１０８では、調整が完了したか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ１１０へ移行して露光ステージ１６の往路移動を開始する。この露光ステージ１６の移動は定速度搬送である。

露光ステージ１６が往路移動中、ステップ１１２では、リニアモータ部２６に設けられたリニアエンコーダの出力パルスをパルスカウンタがカウントすることによって露光ステージ１６の位置を確認し（リニアモータ部２６の駆動パルスでも判別可能）、ステップ１１４において撮影タイミングか否かが判断される。すなわち、露光ステージ１６の移動方向先端がカメラユニット３２の真下を通過する直前の位置か否かを判断し、肯定判定されると、ステップ１１６へ移行して撮影を開始する。

次のステップ１１８では、露光ステージ１６の位置を確認し、ステップ１２０において撮影終了タイミングか否かが判断される。すなわち、露光ステージ１６の移動方向後端がカメラユニット３８の真下を通過し終えたか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ１２２へ移行して撮影を終了する。

次のステップ１２４では、撮影したデータを解析し、次いでステップ１２６へ移行してマークＭに相当する画像データを抽出する。

次いで、ステップ１２８では、マークデータメモリ６８（図１１参照）から基準データを読出し、ステップ１３０において、撮影し、かつ抽出したマーク画像データと基準データとを照合する。

次のステップ１３２では、照合結果に基づいて露光位置補正係数を演算し、ステップ１３４へ移行して露光制御系へ演算した補正係数データを送出し、このルーチンは終了する。

ところで、このカメラユニット３２による感光材料２２のマークＭの撮影並びに露光開始時期補正は、前記往路移動中に露光ステージ１６が停止することなく実行される。

一般に、移動方向の位置決めのみであれば（すなわち一次元）、移動中の検出であっても検出誤差を生じることはほとんどないが、感光材料の平面的な位置決め（すなわち二次元）の場合、少なくとも移動方向とこの移動方向と直交する方向の十字マーク（所謂トンボマーク）が必要である。さらに、精度向上のためには、所定の面積をもつ画像をマークＭとして用いることが好ましく、最適な形状が円形である。本実施の形態では、この円形画像をマークＭ（図９（Ａ）参照）として適用している。

この場合、露光ステージ１６の移動中に撮影を行うと、カメラ部３２のシャッタースピードや露光ステージ１６の移動速度等の環境条件により、撮影された画像が円形とならず長円マークＭＬ（図９（Ｂ）参照）となる場合がある。

そこで、本実施の形態では、マークデータメモリ６８内に記憶する基準となるマーク画像を前記環境条件に基づいて設定された長円形画像ＭＬ’として記憶しておく（図９（Ｃ）参照）。これにより、実際に撮影し長円形状となったマークＭＬとの照合が可能となり、この照合の結果に基づいて、前述した感光材料２２上に記録する画像の位置を適正な位置に補正するための、露光ヘッドユニット２８の各ヘッドアッセンブリ２８Ａによる画像記録開始時期等の補正が可能となる。このように、感光材料２２上に記録する画像記録位置を補正するためのマーク読取及び感光材料２２の位置の認識が、感光材料２２の移動中でも確実に行えるようになるため、作業効率を向上することができる。

また、上述のように露光ステージ１６（感光材料２２）を移動させたまま行うマークＭの撮影では、カメラ部３８のストロボ光源３８Ｃを用いてストロボ撮影するときに、図１３（Ａ）に示すようなタイミング信号によって撮影及びストロボ発光の各動作タイミングを制御し撮影してもよい。

図１３（Ａ）では、ストロボ光源３８Ｃの発光動作を制御するタイミング信号Ｓ２は、カメラ本体３８Ａのシャッタータイミングのばらつきに対するマージンを確保するため、カメラ本体３８Ａの撮影動作を制御するタイミング信号Ｓ１に対してΔｔ遅らせており、さらに、ストロボ光源３８Ｃの発光時間を定めるパルス幅Ｗ２は、パルス幅Ｗ２に上記のタイミング信号Ｓ１とＳ２との差Δｔを加算した値が、カメラ本体３８Ａ側のシャッター開放時間を定めるパルス幅Ｗ１よりも小さくなるように設定されている（Ｗ１＞Ｗ２＋Δｔ）。

このタイミング信号Ｓ１、Ｓ２によりカメラ部３８を制御してマークＭをストロボ撮影すると、カメラ本体３８Ａのシャッター開放よりもΔｔ遅れてストロボ光源３８Ｃが発光し、ストロボ光が露光ステージ１６上の感光材料２２に照射される。そして感光材料２２の上面で反射した光は、レンズ部３８Ｂを介してカメラ本体３８Ａへ入力され、シャッター開放時間内においてストロボ光源３８Ｃが発光している間に移動した円形マークＭの移動軌跡が、図１３（Ｂ）に示すような長円マークＭＳとなって撮影される。

このようなストロボ撮影においても、撮影した長円マークＭＳのマーク画像に対し、上記の撮影条件（ストロボ発光時間）に基づいて設定される基準となるマーク画像を、図１３（Ｃ）に示すような長円形画像ＭＳ’として作成しマークデータメモリ６８内に記憶させて登録しておき、その長円形画像ＭＳ’との照合を行うことで、感光材料２２の位置決め精度を向上することができる。

なお、この長円形画像ＭＳ’では、元のマークＭに対する長手方向の寸法増加分（ｄ）は、露光ステージ１６の移動速度（ｖ）×ストロボ発光時間（ｔ）によって求められる。

また、このように撮影及びストロボ発光の各動作タイミングを制御して行うストロボ撮影であれば、カメラ本体３８Ａのシャッタースピード及びシャッタータイミングのばらつきにより、撮影した長円マークＭＳの長手方向寸法に生じるばらつきが抑えられるため、マーク読取及び照合精度が高められて感光材料２２上に記録する画像記録位置の補正精度が向上する。

以上の画像記録位置補正（露光開始時期補正）を終えて、露光ステージ１６が往路端まで至ると、折り返してステージ部１２Ｂ方向へ定速度で戻ってくる（復路移動）。この復路移動中に露光ヘッドユニット２８を通過することになる。

露光ヘッドユニット２８では、前記補正された露光開始時期に基づいて、ＤＭＤにレーザ光が照射され、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が光学系を介して感光材料２２へと案内され、この感光材料２２上に結像される。

上記のように、本実施の形態の画像記録装置１０は、露光ステージ１６の往復移動によって、感光材料２２と露光ヘッドユニット１６との相対位置に基づいて、露光開始時期を設定し（往路移動）、露光ヘッドユニット１６による露光処理が実行される（復路移動）構成となっているが、このとき、往路移動に必要なユニットに先に到達する配置とするのが一般的である（図１０（Ｂ）参照）。

しかし、本実施の形態では、露光ステージ１６の往路移動方向の手前側に露光ヘッドユニット２８を配し、その往路移動方向奥側にカメラユニット３２を配している（図１０（Ａ）参照）。

これは、カメラユニット３２が、定盤１８の幅方向に移動させるための機構を具備しており、定盤１８の長手方向を占有する寸法が大きく、仮に図１０（Ｂ）のように露光ステージ１６の往路移動方向手前側に配置すると、このカメラユニット３２の定盤１８の長手方向の占有寸法分、露光ヘッドユニット２８が後退された位置となる。

この結果、露光ステージ１６の往路移動方向後端が、奥側の露光ヘッドユニット２８の真下を通過し終えるまでに必要は距離が寸法Ｌ２となる。

一方、本実施の形態の配置である図１０（Ａ）の場合、露光ヘッドユニット２８とカメラユニット３２とを比較的接近させた状態で配置することが可能となる。このため、露光ステージ１６の往路移動方向後端分が、奥側のカメラユニット３２の真下を通過し終えるまでに必要な距離は寸法Ｌ１となる。

すなわち、往路でカメラユニット３２を用い、復路で露光ヘッドユニット２８を用いるということから、露光ステージ１６が必要なユニットに最先に到達するように配置するという一般的な概念ではなく、上記のように、カメラユニット３２が定盤１８の幅方向へ移行させるための機構が定盤１８の長手方向を占有する場合、この移動機構と反対側を露光ヘッドユニット２８に対面させ、露光ヘッドユニット２８とカメラユニット３２とが最も接近する配置することにより、露光ステージ１６の移動距離を短くすることができ、ひいては処理効率の向上を図ることができる。

次に、前記露光ヘッドユニット２８及びカメラユニット３２が配設された領域は、チャンバ４６によって他の筐体１２Ａ内の空間とは完全に隔離している。また、このチャンバ４６の天井部には、送風ダクト４８の一端が取付けられている。送風機５０の作動によって、当該送風機５０のエア排出口からのエアがチャンバ４６内へ送り込まれる。

エアの送り込みより、チャンバ４６内は正圧となり、エアは、唯一の逃げ場であるステージ部１２Ｂへと流動する。

この流動により、最も塵埃を回避するべき、露光ヘッドユニット２８及びカメラユニット３２周辺の塵埃をステージ部１２Ｂから排出することができる。

また、感光材料２２の露光ステージ１６上への着脱の際、ステージ部１２Ｂの開閉蓋１４を開放する。このとき、この開放状態のステージ部１２Ｂから塵埃が侵入することがあったが、本実施の形態では、チャンバ４６内部を正圧としているため、圧力差によって新たな塵埃が侵入することはなく、露光ヘッドユニット２８及びカメラユニット３２の周囲の環境悪化を防止することできる。

一方、感光材料２２はそのベースの材質により静電気を帯び、電荷が帯電することで、塵埃を引き寄せることがある。静電気によってひきよせられて付着している塵埃は、前記エアの流動のみでは払拭しきれない場合がある。そこで、露光ヘッドユニット２８における露光ステージ１６の往路移動方向手前側に、定盤１８の幅方向に亘って、除電装置（イオナイザ）５２を配設した。

これにより、定盤１８上を摺動する露光ステージ１６に位置決めされた感光材料２２は、必ずこの除電装置５２に対向し、吹出部５２Ａからイオン化されたエアが吹き付けられる。

すなわち、イオン発生部５２Ｂでアース電極と放電電極との間でコロナ放電を発生させて、静電気によって帯電している塵埃と異極のイオンを生成し、このイオンを送風源によって吹出部５２Ａから吹き出しているため、中和によって除電がなされる。

これにより、感光材料２２が載置された露光ステージ１６が定盤１８上を移動するとき、感光材料２２の表面を除電し、静電気によって付着している塵埃を除去すると共に、エアブローで露光ステージ１６の上方空間に浮遊する塵埃を除去することができる。

なお、本実施の形態では、空間変調素子としてＤＭＤ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したが、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。

さらに、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；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。

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。

また、上記の画像記録装置１０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。

本実施の形態の画像記録装置の概略を示す斜視図である。 本実施の形態の画像記録装置の概略略を示す側面図である。 本実施の形態の画像記録装置の概略を示す平面図である。 露光ステージの斜視図である。 露光ヘッドユニットの斜視図である。 （Ａ）露光ヘッドユニットによる露光領域を示す平面図、（Ｂ）はヘッドアッセンブリの配列パターンを示す平面図である。拡大倍率時のドットパターンの平面図である。 単一のヘッドアッセンブリにおけるドットパターンの配列状態を示す平面図である。 カメラユニットの斜視図である。 感光材料の上のマークと、基準となるメモリ上のマークとの照合の手順を示す説明図である。 露光ヘッドユニットとカメラユニットとの位置関係を示し、（Ａ）が本実施の形態の位置関係の側面図、（Ｂ）が一般形態（従来）の位置関係の側面図である。 カメラユニットにおけるマーク検出のための制御系の機能ブロック図である。 露光開始時期補正ルーチンを示す制御フローチャートである。 所定のタイミングでストロボ発光させ撮影したマークの撮影画像と、基準となるマークとの照合の手順を示す説明図である。

符号の説明

１０ 画像記録装置
１２ 枠体
１２Ａ 筐体部
１２Ｂ ステージ部
１４ 開閉蓋
１６ 露光ステージ（記録ステージ）
１６Ａ 脚部
１８ 定盤
２０ 摺動レール
２２ 感光材料（画像記録媒体）
２４ 架台
２６ リニアモータ部（記録ステージ移動手段）
２６Ａ ステータ部
２６Ｂ コイル部
２８ 露光ヘッドユニット（記録ヘッド）
３０ 支柱
２８Ａ ヘッドアッセンブリ
２８Ｂ 露光エリア
３０ 光源ユニット
３２ アライメントユニット（マーク読取手段）
３４ 梁部
３６ ベース部
３８ カメラ部（撮像素子）
４０ レール部
４２ カメラベース
３８Ａ カメラ本体
３８Ｂ レンズ部
３８Ｃ ストロボ光源（発光手段）
４２ カメラベース
４４ ボールねじ機構部
４６ チャンバ
４８ 送風ダクト
５０ 送風機
５２ 除電装置（イオナイザ）
５２Ａ 吹出部
５２Ｂ イオン発生部
５４ コントローラ部
５６ カメラ動作制御部
５８ 幅方向位置設定部
６０ 撮影データ解析部
６２ マーク抽出部
６４ マーク照合部（照合手段）
６６ 露光位置補正係数演算部（補正係数演算手段）
６８ マークデータメモリ（記憶手段）
Ｍ マーク

Claims (4)

1. 光ビームを形成し当該光ビームを画像記録媒体の記録面へ結像させるための光学系を備えた複数の記録素子アッセンブリがｘ方向に沿って配列されてユニット化された記録ヘッドと、前記画像記録媒体と、を前記ｘ方向とは略直交するｙ方向に相対移動させることで、当該画像記録面に画像を記録する画像記録装置であって、
   前記記録ヘッドに隣接配置され、当該前記画像記録媒体上に設けられた位置決めマークを読み取るマーク読取手段を有し、
   前記マーク読取手段は、
   前記マークを撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子による撮像時間と、前記画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、前記マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データを記憶する記憶手段と、
   前記画像記録媒体の移動中に前記撮像素子で撮像した撮像マーク形状の画像データと、前記記憶手段に記憶された変形マーク形状の画像データと、を照合する照合手段と、
   前記照合手段による照合結果に基づいて、前記記録ヘッドによる少なくとも画像記録開始時期を補正する補正係数を演算する補正係数演算手段と、からなり、
   前記画像記録媒体をｙ方向に移動させながら前記マーク読取手段による前記マークの読み取りを実行し、前記記録ヘッドによる画像記録を実行すると共に、
   前記マーク読取手段が、前記画像記録媒体の移動中による読み取りによって発生する前記マークの変形を予測して、前記画像記録媒体と前記記録ヘッドとの相対位置を認識することを特徴とする画像記録装置。
2. 前記マーク読取手段による前記マークの読み取りは前記画像記録媒体のｙ方向の往路移動中に実行し、前記記録ヘッドによる画像記録は前記画像記録媒体のｙ方向の復路移動中に実行することを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
3. 光ビームを形成し当該光ビームを画像記録媒体の記録面へ結像させるための光学系を備えた複数の記録素子アッセンブリがｘ方向に沿って配列されてユニット化された記録ヘッドと、前記画像記録媒体と、を前記ｘ方向とは略直交するｙ方向に相対移動させることで、当該画像記録面に画像を記録する画像記録装置であって、
   前記画像記録媒体を保持するための記録ステージと、
   前記記録ステージを支持すると共に、当該記録ステージを前記ｙ方向へ往復移動させる記録ステージ移動手段と、
   前記記録ヘッドに対して前記ｙ方向に沿って隣接配置され、当該前記画像記録媒体上に設けられ記録ステージと画像記録媒体との相対位置を認識するためのマークを読み取るマーク読取手段とを有し、
   前記マーク読取手段は、
   前記マークを撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子による撮像時間と、前記画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、前記マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データを記憶する記憶手段と、
   前記画像記録媒体の移動中に前記撮像素子で撮像した撮像マーク形状の画像データと、前記記憶手段に記憶された変形マーク形状の画像データと、を照合する照合手段と、
   前記照合手段による照合結果に基づいて、前記記録ヘッドによる少なくとも画像記録開始時期を補正する補正係数を演算する補正係数演算手段と、からなり、
   前記記録ステージ移動手段による記録ステージの往路移動中に前記マーク読取手段による前記マークの読み取りを実行し、復路移動中に前記記録ヘッドによる画像記録を実行すると共に、
   前記マーク読取手段が、前記記録ステージの往路移動中による読み取りによって発生する前記マークの変形を予測して、前記記録ステージと画像記録媒体との相対位置を認識することを特徴とする画像記録装置。
4. 前記マーク読取手段は、前記撮像素子による前記マークの撮像時に、撮像素子のシャッター開放時間内にそのシャッター開放時間よりも短い時間だけ照明光を発光する発光手段を更に有し、
   前記記憶手段には、前記発光手段の発光時間と、前記画像記録媒体の移動速度に基づいて演算される、前記マーク読取時の歪み分を加味した変形マーク形状の画像データを更に記憶することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像記録装置。

Images