JPH02186546A - 走査タイミング信号発生装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザーラスタースキャナーにおける走査基
準信号又はタイミング信号を発生させるシステムに関し
、特にレーザーラスタースキャナーにおいて廉価にタイ
ミング信号を発生させ得る装置に関する。

（従来の技術及び解決しようとする課題）本技術分野に
おいて、高精細度ブロック−、プリンタ等の高速光学走
査システムが周知である。

これらの装置は、直接描画システムであり、フィルムを
横切る露光ビームをラスタースキャニンク゛することに
よりプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉ
ｔ　ｂｏａｒｄｓ　：　Ｐ　ＣＢ　）アー１−ワーク及
びブりンディンクプレーｌ〜アートワークの製造に用い
られる。

該フィルムはその後マスクへと加工される。

市販されている典型的システムは、本出願の譲受人であ
るガーバー　サイエンティフィック・インスツルメン１
〜　カンパニー（Ｔｂｅ　Ｇｅｒｂｅｒ　５ｃｉｅｎｔ
ｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏ＋ｎｐａｎｙ）
により販売されているシステムである。該システムは、
磁気テープ駆動装置、ハートティスフ、コンピュータ、
インターラフティフグラフイック端末、イメージプロセ
ッサ、基板の位置決めのための可動描画プラテンを有す
る光学チーフル、及び高精細度レー→ノーースキャナー
を包含する。該システムは、更に、メチイアキャリッジ
（ｍｅｄｉａ　ｃａｒｒｉａ８ｅ）及びコンピュータ支
援設計システム（ＣＡＤ）のテークを直接的にプリン１
〜回路基板アートワークに移送するか、字１本、クラフ
ック及びハーフトーンイ、メージをプリンティックプレ
ー１〜アー１へワークに移送する際に必要となる電子系
をも包含するものである。

操作時に、直接描画システムはアルミニウムの平面基板
（クラフィックアートの場合）、銅りラット誘電体（プ
リン）・回路基板の場合）でてきている描画プラテン上
に受（つ取られるｊ＼く配置される。

描画プラテンはその」二表面に光学的に敏感な）（１〜
ポリマーを有する。コンピュータは基板の予め選定され
た部分を露光するために、通常レーザーにより供せられ
る、光学ビームの強度を変調する。

典型的には通常、露光ビームと同時に、スキャンクイミ
ンク信号を発生させ、基板上の露光又は描画ビームの位
置を正確に制御するために、第２の基準ビームか走査さ
れる。平面フィールドの走査システムか、時々、ビーム
を小さなスポットに集光させ、同時に、基準マスク及び
基板を各々横切るビームの走査を行うために用いられる
。

基板に描画する際、しはしは描画プラテンを案内するな
め高精度のエアヘアリンクか用いられる。

基準ビームは、典型的には基板上の透明及び不透明バー
の直線的配列、即ち約０．０２５ｍ１１＋（１旧１）透
明部分２７′約０．０２５ｍ＋ｎ（１ｍｉｌ）不透明部
分というようなものからなる高精細度ターゲラ１〜を走
査する。

該ターケラトによる変調の後、光は、基準マスクの後方
に位置する光学ファイバーの直線的配列によって典型的
に集光され、走査線（３ｃａｎ　ｌ　１ｎｅ）に揃えら
れる（　ｒ＋４ｉｓｔｅｒｅｄ　）。

基準ビームが走査線を横切り、ターケラトによってマウ
ンｌ〜（ｍｏｕｎｔ）されるのて、光は、前記光学ファ
イバーに入り、単数もしくは複数の光検出器により受け
取られる。コントローラは光検出器からの出力信号を用
いてクロック信号を発生ずる。

通常の走査線の長さ約５０．８ＣＩｌｌ　（ｔｗｅｎｔ
ｙ　１ｎｃｈｃｓ）を延長するため、光学ファイバーの
直線的配列は、多くの光学ファイバーがら構成されねば
ならない。

更に、異なるファイバーによってひき起こされる不均一
な減衰はタイミング誤差の原因となる。

大きなラスタースキャナーにおける既知の走査タイミン
グ信号発生装置は、このなめ、高価であると共にエラー
を発生しやすい。

本発明の目的は、光検出を促進するために変調した基準
ビームを拡散することによりタイミング信号を発生させ
る装置を提供することである。

本発明の他の目的の一つは、簡単で廉価な形態のタイミ
ング信号を発生さぜうるレーザーラスタースキャナーを
提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれは、レーザーラスタースキャナーは同時に
各）（の走査線に沿って走査を行いうる。

即ち、基準ビームは間隔を持って配置された透明領域を
有する基準マスクを横切って、また、露光ビームは基板
を横切って走査する。このスキャナ一におけるビームの
位置を表示する信号を発生ずるための装置は、基準走査
線に沿って基準ヒ一）＼を受け取るための基準マスクの
後に配置される光学的拡散器、拡散エネルキーを抑制す
るための透明な光パイプコレクタを包含する。

検出器の配列は該光学コレクタの後方に位置し、基準ビ
ームの走査線に沿って間隔を置いて配置される複数の光
検出器を包含する。該光検出器は変調された基準ビーム
を受け取り相当する電気信号を発生させる。

（実施例） 第１図を参照するに、レーザーラスタースキャナー１０
の平面図の概略図か示される。スキャナーはケース１２
内に収納される。好ましくはサイオニクス（Ｃｙｏｎｉ
ｃｓ）　３ＭＩｕのアルゴンレーザーである光学ソース
１４からビーム１６か供給される。

該ビームは先ず回転鏡（ｔｕｒｎｉｎｇ　ｍ１ｒｒｏｒ
）　１８に受け取られビーム形成光学系２０へと伝えら
れる。

ビーム形成光学系としては通常のものが利用でき、その
適用に応して帯域レンズ、発散レンズ、ピンホール及び
トランスフオームレンズ組立体により構成可能である。

生成ビームは第１ビームスプリツタ２２により受（′ｌ
収られ、基準ヒ〜ム２，１と露光ビーム２６に分割され
る。

露光ビーム２６は、通常の音響光学変調器２８に受け収
られ、そこてコントローラ３２からオンライン３０を経
て入力される制御信号に応じて変調される。

同様に、基準ビーム２４は、第２の回転鏡３４により曲
けられ、基準ビーム形成光学系３６に送られる。光学系
３６はレンズや前に詳述したビーム形成のための他の構
成要素から構成される。

基準ビームは隔壁３８の開口を通過し、露光ビームは開
口４０を通過する。基準ビームは回転鏡（ｔｕｒｎｉｎ
ｇ　１０ｉｒｒｏｒ）　４２に受け取られ、ビーム混合
器４４へ送られる。ビーム混合器４４には、露光ビーノ
、も入力され、その出力たる組合せビームはプリスム絹
立体４８のコリメータレンズ４６へと送られる。

従来よく行われるように、該組合ぜビームはスピン１ヘ
ル組立体５２上に収納される光学的多角体５０／＼と送
られる。多角体はコントローラ３２からオンライン５６
により送られる制御信号に応答して軸５４の回りに通常
の形態で回転する。

ヒー１１は多角体の表面か７ｙ、放出され、片道（／’
ｌ　Ｔ：シータスキャンレンス５８により受け取られる
。

露光ビームは最終折りたたみ鏡（ｆｏｌｄｉＢ　ｍ１ｒ
ｒｏｒ）６０に受け取られ、スキャナーの位置する平面
外に位置する描画プラテンく本発明の構成部分てないな
め図示省略）へと送られる。

基準ビームは同時に、基準マスク６２へと送られ、最終
的には光検出器組立体６４によって受け取られる。該光
検出器組立体６４は受け収った基準ビームを表わず信号
をオンライン６６を介してコントローラに供給し、タイ
ミング及び走査ビームの変調を制御する。多角体５０の
回転の結果、露光ビーム及び基準ビームは、各７仁描画
プラテン及び基準マスクを横切って走査される。

コントローラは、好ましい実施例においては、ここて詳
細に述ｊ＼る機能を実現できるに充分なプロセッサ及び
メモリから構成される。上述のように、＝１ントローラ
は多角体スキャナーの回転を監視すると共Ｃ１二、音響
光学変調器２８に信号を供給する。

基準マスクの光学的配置は交互の光学的透過領域及び反
射領域により構成される。従って、多角体の回転に伴っ
てマスクを横切って基準ビームか走査され、光検出器配
列は変調された光学ビームを受け取る。ヒーノ、の変調
信号はビーム位置を表わす。光検出器システムの出力信
号はコン川・ローラによってタロツク又はタイミング信
号を発生させるのに用いられる。スキャン方向のアー１
〜ワーク寸法は変調器によって供給される変調の率の関
数（結局は、クロック信号の周波数の関数）であるので
、クロック信号の周期の増大は結果として、走査線に沿
ったアー１〜ワークの寸法の比例的増大をもならず。

既知のレーザー走査シスデムでは、基準ビームを検出機
構て受（Ｊ取る。該検出機構は、光学ファイバーの直線
的配列が後置される基準マスクを含む。該配列は直線的
空間分布を単数又は複数の光検出器が位置する円形へと
変換するものである。

周知のように、基準マスクは交互に反射、透過領域を生
成する不透明バーの配列で構成される。変調された基準
信号は光検出器で受け収られ、最終的には走査タイミン
グ信号を発生させるのに用いられる。変調された基準ビ
ームは、光学信号を含む。この信号は極めて大きい高さ
に対する長さ比を有する。何故ならば、基準ビームの寸
法は約５０　ｃ＋ｎ　（Ｌｕ＋ｅｎＬｙ　１ｎｃｈｅｓ
）ある走査長さと比較するとき、極〈小さいものにずき
ないからである。

光ファイバーの束の質及び整列性が決定的に重要である
。何故ならファイバーの透過率の変ｆヒが走査タイミン
グ情報のエラーの原因となるがらである。

一旦変調された基準ビームか基準マスクから出ると、基
準ビーム中の情報は記号化される。光学ファイバーの役
割は、単に、光学信号を光検出器に送る便利な構成を提
供することにある。ビームの基準マスクに列する位置間
１系を保持する必要は無い。何故なら、ビームの位置情
報は全て強度の変化として記号化されているからである
。

第２図を参照すると、第１図の検出器組立体６・１の部
分透視図か示されている。基準マスク６２は、１つの要
素６８を有し、その要素６８上に光学的変調を発生させ
る間隔を置いたバーか形成される。バーは基板であると
ころの要素６８の表裏とちらの面に存在してもかまわな
い。基準ビームは該ビームを変調するカラス要素を通過
する。

何故なら、該ビームは検出器に沿って縦方向に走査され
るからである。変調された基準ビームはビームを広ける
作用をなす拡散体７０に受け取られる。拡散体７０は通
常の曇りカラスであることが望ましいか、他のタイプの
光学的拡散体ても等し【置換可能である。拡散され、変
調された基準ビームは、好ましくい実施例では、光学コ
レクタ又は集光カイト７２、ライトパイプ又はビームを
直接的に光検出器配列７４へ送る機能を有する等個物の
ような、によって受け取られる。

光検出器配列は、プリン１〜回路基板上に配置され、約
２　、５４．　ｃａｎ’　（ｏｎｅ　ｉ　ｎｃｈ　）の
間隔を持って配置された光検出器の列より４’Ｍ成され
る。光検出器の分離幅（５ｅｐａｒａｔｉｏｎ　）は、
基準マスクの透明領域の分離幅と比へ極めて大きい。典
型的には、光検出器の分離幅は、基準マスクの透明領域
の分離幅の約１０００倍にも達する。好ましい実施例に
おいては、光学拡散体は変調された基準ビームをコレク
ターの長さ全体に渡るほど拡散し、拡散され変調された
基準ビームか少なくとも２つの光検出器に、ビームか光
検出器配列の長さに沿って横切る際に、との位置でも同
時に当たることを可能とする。第３図に詳細に示すよう
に、集光カイ１〜は内面反射によって垂直面内てのビー
ム７５の発散を抑制する。このことにより全ての放射は
垂直寸法内に集められる。

第４図は第３図の検出器組立体の部分平面図であり、基
準ビームか集光カイトを横切る際の基準ビームの拡散す
る角度７６を示ずものである。光検出器配列からの出力
電気信号は、個々の光検知器出力の総和として時間的に
正弦波状に変化する電気信号となり、コンｌ−ローラ内
の適切な回路に受け取られ、コン１−・ローラによって
前述の形態て基板を走査するに用いられるタイミング信
号へと再変換される。

本発明の光検出器組立体の各要素か廉価であり、光学フ
ァイバーの直線配列によって必要とされていた極めて精
度の高い要求か不要となることは当業者にとって明らか
であろう。

変調された基準ヒーｊ＼ぴ）拡散によっていかなる情報
も失われることもないので、拡散体の使用によりファイ
バーの光学的束と、従来は変調された基準ビームの受取
りのために必要とされていた広範囲の高速光検出器の排
除か可能となった。この点か従来技術と本発明を比較し
た場合の大きな特徴である。

以上の説明は好ましい実施例に基−）いて行ったか、本
発明の精神と範囲から外れることなく、多様な変更、省
略、イ」加か行いうろことは当業者にとって自明てあろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタイミング信号発生装置を有する
レーザーラスタースキャナーの概略図、第２図は第１図
に示したレーザーラスタースキャナーの部分透視図、 第３図は代表的光ビーム通過路を示す第２図の検出器組
立体の側面図、 第４図は基準ビームの拡散角を図示した第３図の検出器
組立体の平面図である。 １０、レーザーラスタースキャナー ２４・基準ビーム、　　２６．露光ビーム、３２：コン
トローラ、　６２°基準マスク、７０・拡散手段、　　
　７４・検出手段。 （外４名） ＦＩＧ、　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基準ビーム（２４）が間隔を置いて配置された光学
   的透明領域を有する基準マスク（６２）を横切って、ま
   た露光ビーム（２６）が基板を横切って各々の走査線に
   沿って同時に走査するレーザーラスタースキャナー（１
   ０）における両ビームの走査率を表わす信号を発生する
   装置（６４）にして、 一般的に基準走査線に沿って基準ビーム（２４）を抑制
   するように、基準ビーム（２４）を光学的に拡散させる
   ための基準マスク（６２）に対して後置され、かつ整合
   された手段拡散（７０）、及び該拡散手段に後置され、
   かつ整合され、該基準走査線に沿って間隔を置いて配置
   された複数の光検出器を含む検出手段（７４）を有し、 該検出手段（７４）は該基準ビーム（２４）を受け取り
   基準ビームと等価な電気信号を供給する手段であること
   を特徴とする装置。 ２、請求項１に記載の装置にして、光検出器が該基準マ
   スク（６２）の光学的透明領域の分離幅の約１０００倍
   の分離幅を有することを特徴とする装置。 ３、請求項１に記載の装置にして、拡散された基準ビー
   ムが少なくとも２つの光検出器により同時に受け取られ
   ることを特徴とする装置。 ４、基準ビーム（２４）が間隔を置いて配置された光学
   的透明領域を有する基準マスク（６２）を横切って、ま
   た露光ビーム（２６）が基板を横切って各々の走査線に
   沿って同時に走査し、光検出器の信号を受け取り走査タ
   イミング信号を発生し、該走査タイミング信号に従って
   基準ビーム（２４）及び露光ビーム（２６）を走査する
   ためのコントローラ（３２）を有するレーザーラスター
   スキャナー（１０）における装置（６４）であって、 一般的に基準走査線に沿って基準ビームを抑制するよう
   に基準ビームを光学的に拡散させるための基準マスク（
   ６２）に対して後置された拡散手段（７０）、及び、該
   拡散手段に対して後置され、かつ整合された検知手段（
   ７４）であって、該基準走査線に沿って間隔を置いて配
   置され出力が電気的に加算される複数の光検出器を含み
   、基準ビームを受け取り、該基準走査線に沿って基準ビ
   ームの位置を表示する対応する電気信号を発生させる検
   知手段（７４）を有することを特徴とする装置。 ５、請求項４に記載の装置にして、光検出器が該基準マ
   スク（６２）の光学的透明領域の分離幅の約１０００倍
   の分離幅を有することを特徴とする装置。 ６、請求項４に記載の装置にして、拡散された基準ビー
   ムが少なくとも２つの光検出器により同時に受け取られ
   ることを特徴とする装置。 ７、請求項６に記載の装置にして、光検出器の信号が立
   上り時間の変動する正弦波信号であり、コントローラは
   光検出器の信号をデジタルクロック信号に変換するもの
   であることを特徴とする装置。 ８、基準ビーム（２４）が間隔を置いて配置された光学
   的透明領域を有する基準マスク（６２）を横切つて、ま
   た露光ビーム（２６）が基板を横切つて各々の走査線に
   沿って同時に走査するレーザーラスタースキャナー（１
   ０）における走査タイミング信号の発生方法にして、 一般的に基準走査線に沿って基準ビームを抑制するよう
   に基準マスクの後方で基準ビームを拡散させるステップ
   、 走査線に沿って間隔を置いて拡散された基準ビームを検
   知するステップ、 検知された基準ビームに対応する電気信号を供給し、基
   準ビーム及び露光ビームの走査を制御するため該電気信
   号に従って走査タイミング信号を発生させるステップ、
   を有することを特徴とする方法。