JPH08310197A

JPH08310197A - マルチビーム作画・記録装置における走査方法

Info

Publication number: JPH08310197A
Application number: JP14275295A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Kaneuma; 利文金馬; Tamihiro Miyoshi; 民博三好; Takashi Okuyama; 隆志奥山
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】機械的な機構によるビームの偏向を行うこと
なく、高精度・高精細な画像を高速に記録することので
きる、マルチビーム作画・記録装置の走査方法を提供す
ること。【構成】離散的に２次元配列された複数の光源（４
４、４５）により被走査面（３）を走査するマルチビー
ム作画・記録装置において、前記複数の光源が全て前記
被走査面上の同一直線上の相異なる点に対応した位置を
通るよう、前記複数の光源と被走査面とを相対移動させ
ることを特徴としている。

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・記録装置における走査方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】精密な画像を描画するプロッタとして、
光源としてレーザ光を用い、偏向走査光学系により主走
査をおこないつつ結像面を移動して副走査を行って２次
元の画像を描画するレーザプロッタが従来より知られて
いる。しかしレーザプロッタは高速で回転または揺動す
るミラーを用いて偏向走査を行っており、高精度化が難
しく、精度を上げるためにはコストがかかるものであっ
た。さらに、光源として半導体レーザを用いた場合に
は、発熱量が大きい、非点収差が発生しその補正のため
に光学部品を追加する必要があるといった問題があっ
た。また、高速で結像面を走査するレーザビームを正確
に変調するための駆動回路も必要であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の事情に鑑み、本
発明は、機械的な機構によるビームの偏向を行うことな
く、高精度・高精細な画像を高速に記録するための、マ
ルチビーム作画・記録装置における走査方法を提供する
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・記録装置における走査方法は、離散的に
２次元配列された複数の光源により被走査面を走査する
マルチビーム作画・記録装置において、前記複数の光源
が全て前記被走査面上の同一直線上の相異なる点に対応
した位置を通るよう、前記複数の光源と被走査面とを相
対移動させることを特徴としている。ここで、前記複数
の光源と前記被走査面とは、前記第２の方向にも相対移
動可能であり、前記複数の光源と前記被走査面とが前記
第１の方向および前記第２の方向において相対移動され
ることにより、前記被走査面が全て走査される構成とす
ることができる。

【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２
Ｂ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】言い換えれば、ＬＥＤ４２と感光フィルム
３とを相対移動させることにより（テーブルがＹ方向に
移動することにより）、離散的に２次元配列されたＬＥ
Ｄ４２が全て感光フィルム３上の同一ライン上の相異な
る点に対応した位置を通るため、最終的に感光フィルム
上の各ラインがそれぞれ２０４８ドットで構成されるこ
とになる。

【００１４】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、アームをＸ方向に移動する。
アーム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、アームは、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。

【００１５】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、所定のクロック信号に同期して、ＬＥＤ
アレイ４２Ａの各ＬＥＤ４２の配列に対応したデータ
が、ＬＥＤ駆動回路１２に入力され、ＬＥＤ駆動回路１
２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。ＬＥＤアレ
イ４２Ａの駆動と共に、テーブル２および光学ベース５
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ＬＥＤ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】

【発明の効果】複数のＬＥＤを光源として用いたため、
出力制御、点灯制御を高速に行うことができる。また、
複数のＬＥＤに対応してアパーチャが設けられているた
め、ＬＥＤの位置調整が容易であり、結像パターンの位
置も精密に調整できる。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。そして、物理的なサ
イズの制約にも拘わらず、走査面の各行を、複数のＬＥ
Ｄ全てに対応した描画ドットにより構成することが可能
となった。

【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。

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】離散的に２次元配列された複数の光源によ
り被走査面を走査するマルチビーム作画・記録装置にお
いて、前記複数の光源が全て前記被走査面上の同一直線上の相
異なる点に対応した位置を通るよう、前記複数の光源と
被走査面とを相対移動させることを特徴とする、マルチ
ビーム作画・記録装置における走査方法。
【請求項２】前記複数の光源と被走査面とは、少なくと
も所定の第１の方向に沿って相対移動され、前記被走査面上の同一直線は、前記第１の方向と直角な
第２の方向に沿った直線であり、前記離散的に２次元配列された複数の光源は、前記第１
の方向に対して所定量傾斜した第３の方向と、前記第２
の方向とに沿って、所定の間隔をおいて配列されている
ことを特徴とする、請求項１に記載のマルチビーム作画
・記録装置における走査方法。
【請求項３】前記複数の光源と前記被走査面とは、前記
第２の方向にも相対移動可能であり、前記第１の方向お
よび前記第２の方向において相対移動されることによ
り、前記被走査面が全て走査されること、をを特徴とす
る、請求項１または２に記載のマルチビーム作画・記録
装置における走査方法。
【請求項４】前期複数の光源は、複数の発光ダイオード
であることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記
載のマルチビーム作画・記録装置における走査方法。
【請求項５】前記発光ダイオードは、ピーク波長がほぼ
450nmの光を射出することを特徴とする、請求項４に記
載のマルチビーム作画・記録装置における走査方法。
【請求項６】前記被走査面は、前記第１及び第２の方向
により規定される平面と平行な平面であることを特徴と
する、請求項１から５のいずれかに記載のマルチビーム
作画・記録装置における走査方法。