JPH08310196A

JPH08310196A - マルチビーム作画・記録装置

Info

Publication number: JPH08310196A
Application number: JP14275195A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Kaneuma; 利文金馬
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】作画品質を低下させることなく、結像面での
光量のばらつきの補正、全体の光量の調整が容易にでき
るマルチビーム作画・記録装置を提供すること。【構成】被走査面を露光するための複数のビームを照射
する複数のＬＥＤ（４２）と、前記複数のＬＥＤから射
出された前記複数のビームを前記被走査面で結像させる
光学系（４４、４５）と、前記光学系により前記被走査
面で結像した前記複数のビームの光量に関するデータを
記憶する記憶手段（１５）と、前記光量に関するデータ
に基づいて、１回の露光処理に於ける前記複数のＬＥＤ
のそれぞれの発光時間を決定する発光時間決定手段（１
０）と、前記発光時間に拘わらず、前記複数のＬＥＤが
前記１回の露光処理をほぼ同時に開始し、ほぼ同時に終
了するよう、前記複数のＬＥＤを発光制御する制御手段
（１０、１１、１５）と、を有する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のビームを用い
て、精密な画像、例えばプリント基板を作成するため
の、露光焼き付け用のマスクに回路パターン、を描画す
るためのマルチビーム作画・記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密な画像を感光材料表面に作画する装
置として、一列に配列された複数のＬＥＤ（発光ダイオ
ード）から射出されたビームを光学系を用いて、感光材
料の作画面上に結像させ、感光材料をＬＥＤの列と直交
する方向に相対移動することにより、２次元の画像を作
画する装置が従来より知られている。しかし、ＬＥＤを
複数個用いる場合、ＬＥＤ個々の特性のばらつきにより
各ＬＥＤから照射されるビームの光量にはばらつきがあ
る。また、光学系の特性により、たとえ各ＬＥＤの射出
光量が均一であっても、結像面での光量が必ずしも均一
とならない場合がある。このため個々のＬＥＤにおいて
出力を補正する必要がある。また、感光材料の感光感度
に応じて、複数のＬＥＤから照射されるビーム全体の光
量を変化させる必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、光量の少ないＬ
ＥＤほど長時間駆動し、光量が大きいＬＥＤは駆動時間
を短くすることで、ＬＥＤの光量補正を行っている。し
かし、感光材料とＬＥＤ列とが相対移動している状態で
このような光量補正が行われると、駆動時間の長いＬＥ
Ｄと駆動時間の短いＬＥＤとで、作画面上で１ドットあ
たりの長さが異なることになり、作画品質が低下する、
という問題があった。また、個々のＬＥＤの補正に加え
て全体の光量を変化させるためには、複雑な制御を行う
必要があった。本発明は、上記の事情に鑑み、作画品質
を低下させることなく、結像面での光量のばらつきの補
正、全体の光量の調整が容易にできるマルチビーム作画
・記録装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のマル
チビーム作画・記録装置は、被走査面を露光するための
複数のビームを照射する複数のＬＥＤと、前記複数のＬ
ＥＤから射出された前記複数のビームを前記被走査面で
結像させる光学系と、前記光学系により前記被走査面で
結像した前記複数のビームの光量に関するデータを記憶
する記憶手段と、前記光量に関するデータに基づいて、
１回の露光処理に於ける前記複数のＬＥＤのそれぞれの
発光時間を決定する発光時間決定手段と、前記発光時間
に拘わらず、前記複数のＬＥＤが前記１回の露光処理を
ほぼ同時に開始し、ほぼ同時に終了するよう、前記複数
のＬＥＤを発光制御する制御手段と、を有する構成とし
た。ここで、前記１回の露光処理において、前記複数の
ＬＥＤのうち最も発光量の小さいものを連続的に発光さ
せ、発光量の大きいものは間欠的に発光させることとし
ても良い。

【０００５】

【実施例】図１は、本実施例のマルチビーム作画・記録
装置１００の外観を示す斜視図である。本実施例の作画
・記録装置１００は、プリント基板を作成するための、
露光焼き付け用のマスクに回路パターンを作画するため
の装置である。マルチビーム作画・記録装置１００は、
装置本体ベース１に、回路パターンが作画される感光フ
ィルム３を載置するための感光材搭載テーブル２が設け
られている。テーブル２は、その下面がＹ方向に延びる
一対のレール２Ｒに沿ってガイドされた状態で、ボール
ねじ２Ｂを図示しないテーブル駆動用モータにより回転
させることによって、図中Ｙ方向に往復移動可能となっ
ている。

【０００６】描画光束は光照射ユニット４から、所定の
領域内で２次元配列された複数本のビームとして、射出
される。光照射ユニット４は、光学系搭載ステージ５Ｓ
に載置された光学ベース５に固定されている。光学ベー
ス５は、Ｘ方向に延びる一対のガイドレール５Ｒにガイ
ドされてＸ方向に移動可能となっており、光学系駆動モ
ータ５Ｍによってボールねじ５Ｂを回転させることによ
り、光照射ユニット４はＸ方向に移動される。光照射ユ
ニット４には、装置本体ベース１に設けられた位置検出
用リニアスケール５Ｋを検出するスケール検出ヘッド５
Ｄが設けられており、光学系駆動モータ５Ｍはスケール
検出ヘッド５Ｄの検出信号に基づいてフィードバック制
御されている。なお、図示していないが、感光材搭載テ
ーブル２には、図示しないテーブル位置検出用スケール
を検出するテーブル位置検出ヘッドが設けられており、
テーブル駆動用モータはテーブル位置検出ヘッドの出力
信号にもとづいてフィードバック制御されている。

【０００７】図２は、光照射ユニット４の構成の概略を
示す側面図である。光照射ユニット４は、ユニット内の
プリント基板４１に取り付けられた複数のＬＥＤ（発光
ダイオード）４２、複数のＬＥＤ４２に１対１に対応し
てアパーチャが形成されたアパーチャパネル４３、アパ
ーチャを透過したビームを感光フィルム３の表面で結像
させるための第１レンズ群４４、および第２レンズ群４
５からなる縮小光学系を有している。本実施例において
は、感光フィルム３としては、波長400nm〜570nmにおい
て分光感度を有するいわゆるオルソ系の感光材料を用い
ている。また、ＬＥＤ４２としては、ピーク波長が450n
mのいわゆる青色ＬＥＤを用いている。

【０００８】図３は、ＬＥＤ４２およびアパーチャパネ
ル４３に形成されたアパーチャの配置を説明するため
の、アパーチャパネル４３を光照射ユニット４の上面側
から見た図である。なお、ＬＥＤ４２の位置は破線で示
している。また、図４は、感光フィルム３上に結像した
点像のパターンを示している。本実施例では第１群およ
び第２群のレンズ４４、４５により１／２５倍の像が感
光フィルム３に投影される。

【０００９】プリント基板の回路パターンを作画する装
置は、精密な描画性能を有する必要があり、従って高い
解像度が要求される。しかし、ＬＥＤを光源とする場
合、ＬＥＤ自体の物理的な大きさにより、光源の配置の
密度が制限されることになる。本実施例の作画・記録装
置に用いられるＬＥＤはプリント基板４１に平行な平面
上で、最大３．８mmの直径を有している。これを互いに
接触しないよう配置するため、図３、図４に示すよう
に、ビームは離散的に配置されたアパーチャから射出さ
れて、離散的な点像を感光フィルム３表面に形成する。
また、感光フィルム３に投影される点像の大きさ、およ
び位置の精度を上げるため、アパーチャパネル４３に、
ＬＥＤ４２に１対１対応したアパーチャを形成し、アパ
ーチャパネル４３の像を感光フィルム３上に投影してい
る。

【００１０】本実施例においては、テーブルの移動とＬ
ＥＤ４２の発光のタイミングを制御することにより、あ
るライン（Ｘ方向に沿ったライン）に注目した場合に、
図５に示すように、全てのビームの像が近接した状態で
一列に並ぶようになっている。

【００１１】本実施例の作画・記録装置１００において
は、２０４８個のＬＥＤ４２が、２次元に配列されてい
る。図３に示すように、Ｙ方向には３２個のＬＥＤ４２
が並べられている（以下、Ｙ方向に並んだＬＥＤ４２を
Ｙ列のＬＥＤ４２と呼ぶ）。同様にＹ方向に配列された
ＬＥＤ４２の列がＸ方向に６４列配置される。Ｘ方向の
一つのラインに注目すると、６４個のＬＥＤ４２はＸ方
向に沿って一直線に並んでいる（以下、Ｘ方向に一直線
に並んだＬＥＤをＸ行のＬＥＤと呼ぶ）。Ｙ列のＬＥＤ
は、図３のＹ１〜Ｙ３２に示されるように、アパーチャ
ＡＰの直径分だけ順にずれた位置に配置され、アパーチ
ャＡＰも同様な配置で形成されている。アパーチャＡＰ
の径は、Ｙ列の先頭のＬＥＤＹ１と隣の列の先頭のＬＥ
ＤＹ３３とのＸ方向における距離をＹ列のＬＥＤの数で
割った値と等しく設定されている。即ち、Ｙ列には３２
個のＬＥＤが配置されており、Ｙ１とＹ３３との距離は
4mmとなっている。従って、アパーチャＡＰの径は0.125
mmとなっている。

【００１２】ここで、テーブル２をＹ方向に移動しつつ
光照射ユニット４からビームを照射させる場合を考え
る。ＬＥＤＹ１を含む行の各ＬＥＤから射出されたビー
ムにより感光フィルム３上に形成される像に注目する。
Ｙ１、Ｙ３３、Ｙ６５、・・・から射出されたビームは
感光フィルム３上で、一列に離散的に並んだ点像を形成
する（この点像が並ぶ行を図４にラインＬ１として示
す）。次に、テーブルが移動し、ラインＬ１がＹ２を含
む行のＬＥＤから照射されるビーム位置に対応した位置
に達すると、ラインＬ１上に前回形成された離散的な点
像に隣接してＹ２、Ｙ３４、・・・に対応した像が形成
される。以降同様にして、順次隣接した像が同一ライン
上に形成され、最後にＹ３２を含む行のＬＥＤＹ３２、
Ｙ６４、・・・に対応した点像が同一ラインＬ１上に形
成されると、結果として、図５に示したように、２０４
８個の点像が隣接して同一ライン上に形成されることに
なる。従って、離散的に２次元配列された像の、Ｙ方向
のピッチ分だけテーブル２（したがって感光フィルム
３）が移動した時点で露光を行うことにより、感光フィ
ルム３上の各ラインに順次点像が補間されて、最終的に
は各ラインがそれぞれ２０４８個のドットで構成される
ようになる。

【００１３】感光フィルム３への作画は次のようにして
行われる。まずＹ方向にテーブル２を移動しつつ上述の
作画処理を行って、感光フィルム３の表面に、Ｙ方向に
延びた帯状に画像を形成する。感光フィルム３の端部ま
で画像形成が行われると、光学系搭載ステージ５ＳをＸ
方向に移動する。光学系搭載ステージ５Ｓの移動後にテ
ーブル２を前回とは逆方向に移動することにより、同様
にして、感光フィルム３にＹ方向に延びた帯状の画像を
形成する。尚、光学系搭載ステージ５Ｓは、互いに隣接
する帯状の画像がオーバーラップすることなく、また、
間に画像が形成されない空白部分が入ることのないよ
う、ＬＥＤの配列により定まる所定の長さ分だけ正確に
Ｘ方向に移動される。

【００１４】図６は、本実施例の作画・記録装置１００
の作画処理を行うための制御系を説明するブロック図で
ある。作画データはメモリ１３にビットマップとして記
憶されており、ＣＰＵ１０は、ＬＥＤアレイ４２Ａの各
ＬＥＤ４２に対応した２０４８個のアンドゲート１１
に、作画データに基づいて駆動信号を出力する。カウン
タ１４は、ＣＰＵ１０からのクロック信号に同期して、
メモリ１５の出力ポートおよび出力データを指定するア
ドレスバス１４Ａをインクリメント・デクリメントす
る。したがって、アンドゲート１１には、駆動信号と同
時にメモリ１５に記憶されている、各ＬＥＤに対する駆
動パターンデータも入力される。駆動パターンデータ
は、詳しくは後述するが、ＬＥＤを駆動するためのパル
スパターンであり、一回の露光におけるパルス幅および
パルス数によって露光量を制御するためのデータであ
る。アンドゲート１１の出力はＬＥＤ駆動回路１２に入
力され、ＬＥＤ駆動回路１２は各ＬＥＤ４２を、入力信
号に対応した所定の強度のパルス状の電流により駆動
し、発光させる。

【００１５】ＬＥＤアレイ４２Ａの駆動と共に、テーブ
ル２および光学系搭載ステージ５Ｓの移動もＣＰＵ１０
により制御される。本実施例の作画・記録装置１００に
おいては、ＣＰＵ１０は光学系駆動モータ５Ｍを駆動さ
せて光学ベース５に搭載された光照射ユニット４のＸ方
向における位置決めを行い、次にテーブル移動用モータ
２Ｍを駆動してテーブル２をＹ方向に移動させながらＬ
ＥＤアレイ４２Ａを発光させる。なお、光学系駆動モー
タ５Ｍおよびテーブル移動用モータ２Ｍに駆動中は、ス
ケール検出ヘッド５Ｄおよび２Ｄの出力がＣＰＵ１０に
入力されており、光学系駆動モータ５Ｍおよびテーブル
移動用モータ２Ｍはフィードバック制御されている。

【００１６】図７は、ＬＥＤ駆動信号と駆動パターンお
よび作画面上での１ドットに対応する作画面上の露光部
分の軌跡を示す図である。ここでは、１ドットに対する
分解能を８として示している。

【００１７】本実施例においては、個々のＬＥＤの駆動
パターンを変えることにより、光量を調整する。まず、
全てのＬＥＤについて、その結像面での（すなわち、光
学系を介しての）光量を測定し、その値をメモリ１５に
保存する。次に、最も光量が低いＬＥＤを選び出し、そ
のＬＥＤの光量と他のＬＥＤそれぞれの光量との相対比
を求める。作画時には、この相対比に基づいて、個々の
ＬＥＤを駆動する際に光量を変化させることにより、個
々のＬＥＤおよび光学系の特性による結像面での光量の
ばらつきをキャンセルする事ができる。メモリ１５に
は、相対比に対応して光量を変化させるための駆動パタ
ーンがあらかじめ記憶されている。

【００１８】図７において、（ａ）は、ＣＰＵ１０から
アンドゲート１１に出力される、ＬＥＤ駆動信号であ
る。測定の結果最も光量が低いと判定されたＬＥＤに対
しては、（ｂ）の駆動パターンが選ばれる。メモリ１５
に記憶される駆動パターン（ｂ）が選ばれた場合には、
アンドゲート１１において、駆動信号（ａ）と駆動パタ
ーン（ｂ）とのアンドが取られるため、駆動信号がオン
の間ＬＥＤがオンとなる。従って、この場合には１ドッ
トに対応する露光軌跡は（ｃ）のようになる。なお、前
述の様に、メモリ１５の駆動パターンは、アドレスカウ
ンタ１４により選択される。

【００１９】測定された光量が比較的大きく、前述の相
対比（最小光量／当該ＬＥＤの光量）が６／８の場合に
は、（ｄ）に示す様なパターンを選択することができ
る。（ｄ）はパルスの長さが（ｂ）のパルス幅の６／８
になっており、駆動信号（ａ）がオンとなっている期間
中で、（ｄ）がオンとなっている間だけＬＥＤが駆動さ
れる。（ｅ）はこの時の描画軌跡を示している。（ｆ）
は相対比が６／８の場合の別の駆動パターンを示してい
る。この場合には、１ドット当たりの光量は（ｄ）の場
合と等しいが、ＬＥＤの駆動が間欠的に行われているた
め、描画されたドットの始点と終点が、最小光量のＬＥ
Ｄの描画ドットの始点・終点と一致している。

【００２０】相対比が比較的１に近い場合には、（ｄ）
および（ｆ）のいずれの駆動パターンを用いても、作画
品質を損なうことなく、光量の調整を行うことができ
る。また、相対比が比較的小さい場合には、（ｆ）の駆
動パターンを用いることにより、補正量（相対比の大
小）に関わらず、１ドットの描画における始点・終点の
位置をほぼ一定に保つことができるため、作画品質を損
なうことがない。

【００２１】上述のように、光量補正は最小光量に対す
る相対比に基づいて駆動パターンを決定することにより
行われている。また、駆動パターンは任意のパターンを
メモリ１５に記憶させることが可能である。このため、
感光材料の感度に対応して、装置全体の光量のレベルを
下げる場合にも、単に減少させるべき比率を加味して相
対比を求めることにより、容易に光量を調整することが
できる。また、その場合、作画品質を維持することが可
能である。

【００２２】

【発明の効果】さらに、ＬＥＤアレイを光源としている
ために機械的な偏向手段を用いる必要が無く、高精度に
作画を行うことができる。さらに、メモリに記憶されて
いる複数の駆動パターンの一つを選択して、選択された
駆動パターンに基づいてＬＥＤを駆動する構成としたた
め、光量の調整が極めて容易になった。また、間欠的に
駆動することにより、光量補正の補正量に関わらず、均
一なサイズのドットを描画する事ができるため、作画品
質を低下させることなく、結像面での光量のばらつきの
補正、全体の光量の調整が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のマルチビーム作画・記録装置１０
０の外観を示す斜視図である。

【図２】光照射ユニット４の構成の概略を示す側面図
である。

【図３】アパーチャパネル４３を光照射ユニット４の
上面側から見た図である。

【図４】感光フィルム３上に結像した点像のパターン
を示す図である。

【図５】全ての点像が近接した状態で一列に並んだ状
態を示す図である。

【図６】作画処理を行うための制御系のブロック図で
ある。

【図７】ＬＥＤ駆動信号と、駆動パターンおよび作画
面上での１ドットに対応する露光部分の軌跡を示す図で
ある。

【符号の説明】

１作画・記録装置本体２感光材搭載用テーブル２Ｂボールねじ２Ｒガイドレール２Ｍテーブル駆動用モータ２Ｄスケール検出ヘッド３感光フィルム４光照射ユニット５光学ベース５Ｓ光学系搭載ステージ５Ｂボールねじ５Ｒガイドレール５Ｄスケール検出ヘッド５Ｋ位置検出用リニアスケール１３メモリ１４アドレスカウンタ１５メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被走査面を露光するための複数のビームを
照射する複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードから射出された前記複数のビ
ームを前記被走査面で結像させる光学系と、前記光学系により前記被走査面で結像した前記複数のビ
ームの光量に関するデータを記憶する記憶手段と、前記光量に関するデータに基づいて、１回の露光処理に
於ける前記複数の発光ダイオードのそれぞれの発光時間
を決定する発光時間決定手段と、前記発光時間に拘わらず、前記複数の発光ダイオードが
前記１回の露光処理をほぼ同時に開始し、ほぼ同時に終
了するよう、前記複数の発光ダイオードを発光制御する
制御手段と、を有する、マルチビーム作画・記録装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記１回の露光処理にお
いて、前記複数の発光ダイオードのうち最も発光量の小
さいものを連続的に発光させ、発光量の大きいものは間
欠的に発光させることを特徴とする、請求項１に記載
の、マルチビーム作画・記録装置。
【請求項３】被走査面を露光するための複数のビームを
照射する複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードから射出された前記複数のビ
ームを前記被走査面で結像させる光学系と、前記複数の発光ダイオードをそれぞれ独立して駆動する
駆動手段と、１回の露光処理におけるそれぞれの発光ダイオードの発
光時間を変化させる制御手段と、を有することを特徴と
する、マルチビーム作画・記録装置。
【請求項４】複数の波形を記憶した波形記憶手段を有
し、前記制御手段は、前記波形記憶手段に記憶された波
形に基づいて前記複数の発光ダイオードをそれぞれ駆動
することを特徴とする、請求項１、２、または３に記載
の、マルチビーム作画・記録装置。
【請求項５】前記複数の波形は、所定の幅を有する単一
のパルス波であることを特徴とする、請求項１から４の
いずれかに記載の、マルチビーム作画・記録装置。
【請求項６】前記複数の波形は、複数のパルス波を含む
ことを特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載
の、マルチビーム作画・記録装置。