JPH09320943A

JPH09320943A - 描画装置および自動焦点制御方法

Info

Publication number: JPH09320943A
Application number: JP13803796A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hayashi; 秀樹林; Yasuyuki Wada; 康之和田; Hiroaki Usumoto; 宏昭臼本; Yasuyuki Koyagi; 康幸小八木
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】描画ヘッドが感光材の外方に待機される描画
装置において、オートフォーカス動作が迅速かつ確実に
行うことができる描画装置を提供する。【解決手段】感光材８の描画領域２０の各ストライプ
領域ＳＴ１〜ＳＴｎの描画を行う際、感光材８上でかつ
各ストライプ領域ＳＴ１の手前位置においてオートフォ
ーカス動作を開始し、ストライプ領域ＳＴ１を通過した
後の感光材８上においてオートフォーカス動作を停止さ
せる。これにより、オートフォーカス動作は描画ヘッド
１が感光材８の上方を通過する場合にのみ動作し、描画
ヘッド１が感光材８の外方に移動する場合には、オート
フォーカス動作は停止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分割露光方式によ
る平面走査型の描画装置およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、描画装置の一つとして分割露
光方式のフォトプロッタが知られている。フォトプロッ
タは感光材の表面を露光して所定の画像を形成する装置
である。また、分割露光方式とは、感光材の描画領域を
複数の領域に分割し、その分割領域毎に露光処理を行う
方式である。

【０００３】図８は、分割露光方式のフォトプロッタを
使用した描画動作を説明するための平面図である。図８
においては、フォトプロッタのステージ９（図９参照）
上に載置された感光材８、感光材８を露光する描画ヘッ
ド３０およびその移動経路が示されており、図中Ｘ方向
は主走査方向を示し、Ｙ方向は副走査方向を示してい
る。また、感光材８には描画領域２０が設定されてお
り、さらに描画領域２０は仮想線によって区切られた複
数のストライプ領域ＳＴ１〜ＳＴｎに分割されている。

【０００４】描画ヘッド３０は、感光材８の外部に位置
する原点（Ｘ０，Ｙ０）に待機しており、Ｘ方向に移動
可能に構成されている。また、ステージ９は、Ｙ方向に
往復移動可能に構成されている。なお、図８では、Ｘ−
Ｙ座標をステージ９に固定し、描画ヘッド３０の移動経
路をステージ９に対する相対位置で表示している。

【０００５】一般的に平面走査型フォトプロッタでは、
描画ヘッド３０が停止状態からステージ９に対する相対
速度が所定値となるまでの助走区間と、所定の相対速度
の移動状態から静止するまでの停止区間とが必要とな
る。したがって、一つのストライプ領域の露光が終了す
る度に、描画ヘッド３０は一旦感光材８の外部に移動す
るように構成されている。

【０００６】図９は、描画ヘッド３０の構成を示す模式
図である。描画ヘッド３０は、描画用のレーザ光３６を
集光して感光材８の表面に照射する対物レンズ３７と、
対物レンズ３７の焦点位置を感光材８の表面に一致させ
るためのオートフォーカス（自動焦点制御）機構とを備
えている。

【０００７】オートフォーカス機構は、レーザダイオー
ド（以下、ＬＤと称する）３１と、ＬＤ３１からのレー
ザ光を受光するセンサ３２と、センサ３２からの出力に
応じて描画ヘッド３０を上下移動させて対物レンズ３７
の焦点位置を調整する調整手段（図示省略）を備える。
このオートフォーカス機構は、いわゆる三角測定法を用
いて以下のようなオートフォーカス動作を行う。

【０００８】ＬＤ３１から出射されたレーザ光３３は感
光材８の表面で反射され、その反射光３４がセンサ３２
に入射する。センサ３２では、対物レンズ３７の焦点位
置の調整が正規になされた場合に反射光３４が入射する
位置を基準位置として予め設定されている。そして、実
際に反射光３４が入射すると、センサ３２はセンサ３２
内の反射光３４の入射位置を検出し、予め定められた基
準位置との変位量を出力する。調整手段は、センサ３２
からの出力に基づいて描画ヘッド３０を上下移動させて
対物レンズ３７の位置を修正して対物レンズ３７の焦点
位置を感光材８の表面位置に一致させる。

【０００９】また、従来のフォトプロッタを用いた分割
露光方式による描画動作は以下のように行われる。図８
に示すように、描画ヘッド３０は原点位置に待機してい
る。そして、描画処理の命令を受けると、オートフォー
カス制御機構がオン状態に起動され、描画ヘッド３０が
原点位置から第１のストライプ領域ＳＴ１の前進経路Ｌ
１に沿って相対移動を開始する。そして、感光材８上の
Ｙ２〜Ｙ３領域（描画領域２０）で描画処理を行った
後、一旦感光材８の外部に移動してＹ５位置で停止す
る。

【００１０】次に、描画ヘッド３０が逆方向に相対移動
する。さらに描画ヘッド３０はＸ方向に移動する。これ
によって描画ヘッド３０が復帰経路Ｌ２に沿って次のス
トライプ領域ＳＴ２の待機位置（Ｘ１，Ｙ０）に移動す
る。ここまでの動作によって、一つのストライプ領域Ｓ
Ｔ１の描画処理が終了する。

【００１１】その後、引き続き各ストライプ領域ＳＴ２
〜ＳＴｎに対して上記と同様の動作を行い、一枚の感光
材８への描画処理が終了する。上記の描画処理におい
て、オートフォーカス機構は常時オン状態に起動されて
いる。例えば、ストライプ領域ＳＴ１のＹ２〜Ｙ３領域
の描画区間において、オートフォーカス機構は、常に対
物レンズ３７の焦点位置の調整動作を行っている。とこ
ろが、描画ヘッド３０が感光材８上から外れた領域、す
なわちＹ０〜Ｙ１，Ｙ４〜Ｙ５領域ではオートフォーカ
ス機構は起動状態にあるものの、オートフォーカス動作
は実質上停止している。何故ならば、この領域では、図
９に示すＬＤ３１から出射されたオートフォーカス用の
レーザ光３３が感光材８以外、例えばステージ９の表面
で反射し、反射光３４がセンサ３２の検知範囲外の方向
に進み、センサ３２に入射しなくなり、センサ３２から
の出力が生じないからである。

【００１２】したがって、Ｙ０〜Ｙ１領域では対物レン
ズ３７（すなわち描画ヘッド３０）の位置は、描画処理
に先立って行われたプリオートフォーカス処理時の位置
に保持され、また、Ｙ４〜Ｙ５領域では、Ｙ４位置を通
過する際にオートフォーカス動作によって設定された位
置に保持される。

【００１３】このように、各ストライプ領域ＳＴ１〜Ｓ
Ｔｎの描画処理では、実質上、描画ヘッド３０がＹ１〜
Ｙ２領域を通過する間に感光材８の表面位置に応じた対
物レンズ３７の焦点位置の調整を行い、その後、Ｙ２〜
Ｙ３領域（描画領域２０）でさらに感光材８の表面凹凸
形状に応じてオートフォーカス動作を行ないながら焦点
調整された描画用レーザ光３６によって感光材８の表面
に描画処理が行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図９に示す
ように、感光材８の端部は、丸みを帯びている。このた
め、例えば描画ヘッド３０が図８中の復帰経路Ｌ２のＹ
１位置を通過する場合に、ＬＤ３１から照射されるオー
トフォーカス用のレーザ光３３がこの丸みを帯びた端部
に照射されると、レーザ光３３の反射方向が乱れ、反射
光３５がセンサ３２に入射する位置が基準位置から大き
く移動し、さらには、反射光３５の反射方向がセンサ３
２から外れ、反射光３５がセンサ３２に入射しなくな
る。

【００１５】一方、オートフォーカス機構では、センサ
３２からの出力が大きく変動すると、これに応じて描画
ヘッド３０を上下移動して対物レンズ３７の焦点位置を
調整しようとする。このため、描画ヘッド３０の可動範
囲の限界位置にまで移動する場合が生じ、さらにセンサ
３２からの出力が消失すると、その位置に保持される。
このようにして保持された位置は、対物レンズ３７の焦
点位置が感光材８の表面に一致する位置と大きく異なっ
ている。

【００１６】この状態で、次のストライプ領域ＳＴ２の
描画処理を開始すると、Ｙ０〜Ｙ１領域のみならず、Ｙ
１〜Ｙ２領域においてもＬＤ３１から照射されたオート
フォカス用のレーザ光３３の反射光３４がセンサ３２の
検知範囲外に反射され、オートフォーカス動作が機能し
なくなる場合が生じた。

【００１７】また、Ｙ１位置を通過する際に反射光３４
が偶発的にセンサ３２の検知範囲内に入射し、オートフ
ォーカス動作を開始することができたとしても、描画ヘ
ッド３０の位置は感光材８の表面に対する所望の位置か
ら大きくずれている。したがって、Ｙ１〜Ｙ２領域内で
の対物レンズ３７の焦点位置の調整量が大きくなり、描
画が開始されるＹ２位置でのオートフォーカス動作が不
十分となる。このために、描画領域の端部において画像
が不鮮明になるという問題が生じた。

【００１８】本発明は、描画ヘッドが感光材の外方に待
機される描画装置において、描画領域での自動焦点制御
を確実にかつ迅速に行うことができる描画装置および自
動焦点制御方法を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る描画装置は、感光材を保持する保持部材と、
感光材の周縁部内側に設定された描画領域の表面に光ビ
ームを集束させて描画を行う光学手段を有する描画ヘッ
ドと、保持部材と描画ヘッドとを所定の方向に相対移動
させる移動制御手段と、描画ヘッドから照射される光ビ
ームの焦点位置を感光材の表面に一致させる焦点制御動
作を行う焦点制御手段とを備え、移動制御手段は、描画
ヘッドが感光材の一方端の外側の位置と感光材の他方端
の外側の位置との間を感光材の表面上を通過して移動す
るように描画ヘッドと保持部材の動作を制御し、焦点制
御手段は、描画ヘッドが感光材上において描画領域を含
むように想定された焦点制御領域内を移動する場合に焦
点制御動作を行い、描画ヘッドが焦点制御領域の外側へ
移動した場合に焦点制御動作を停止するものである。

【００２０】第２の発明に係る描画装置は、第１の発明
に係る描画装置の構成において、焦点制御手段が、光ビ
ームを感光材の表面に照射する発光素子と、感光材の表
面で反射した光ビームの反射光を受光する受光素子と、
受光素子からの出力に基づいて描画ヘッドを感光材の表
面に対して垂直方向に移動させるヘッド移動手段とを備
えたものである。

【００２１】第３の発明に係る描画装置は、第２の発明
に係る描画装置の構成において、焦点制御手段が、焦点
制御動作を開始する時に発光素子から光ビームを出射さ
せ、焦点制御動作を停止する時に発光素子から光ビーム
の出射を停止させるものである。

【００２２】第４の発明に係る自動焦点制御方法は、感
光材と描画ヘッドとを所定の方向に相対移動させるとと
もに、感光材の周縁部内側に設定された描画領域の表面
に描画ヘッドにより光ビームを集束させて描画を行いつ
つ、光ビームの焦点位置を感光材の表面に一致させる焦
点制御動作を行う自動焦点制御方法において、感光材上
において描画領域を内部に含む焦点制御領域を想定し、
描画ヘッドを感光材の一方端の外側の位置と感光材の他
方端の外側の位置との間を感光材の表面上を通過して相
対移動させるとともに、描画ヘッドが焦点制御領域内を
移動する場合に焦点制御動作を行い、描画ヘッドが焦点
制御領域の外側へ移動した場合に焦点制御動作を停止さ
せるものである。

【００２３】第５の発明に係る自動焦点制御方法は、第
４の発明に係る自動焦点制御方法の構成において、感光
材の描画領域は、複数の領域に分割されており、描画ヘ
ッドは、複数の領域のうち１つの領域に対応する感光材
の一方端の外側の位置から感光材の他方端の外側の位置
まで１つの領域を通過して移動した後、複数の領域の他
の領域に対応する感光材の一方端の外側の位置まで移動
し、さらに他の領域に対応する感光材の一方端の外側の
位置から他の領域に対応する感光材の他方端の外側の位
置まで他の領域を通過して移動するものである。

【００２４】第１〜第３の発明に係る描画装置および第
４、第５の発明に係る自動焦点制御方法においては、焦
点制御動作は感光材の上において想定された焦点制御領
域の範囲内で行われ、描画ヘッドが焦点制御領域の外方
に移動する場合には焦点制御動作を停止する。したがっ
て、描画ヘッドが感光材の外方に移動する場合、感光材
の端部の形状に起因して焦点制御動作が不安定となるこ
とによって焦点制御動作を継続することができなくなる
ことを防止することができる。

【００２５】特に、第２の発明に係る描画装置において
は、焦点制御手段は、発光素子および受光素子を用いて
感光材の表面位置を光学的に検出し、描画ヘッドを上下
移動させることによって光ビームの焦点位置を感光材の
表面位置に一致させている。このため、描画ヘッドが感
光材の端部上を通過する際に焦点制御動作を停止するこ
とによって受光素子の出射光が感光材の端部で不規則に
反射されて受光素子の検知範囲外に進行して焦点制御動
作を継続することができなくなることを防止することが
できる。

【００２６】特に、第３の発明に係る描画装置において
は、描画ヘッドが焦点制御領域の外方に移動するとき
に、感光材の表面位置を検出するための発光素子からの
光ビームの出射が停止される。これにより、焦点制御動
作が停止されるとともに、感光材の描画領域以外の部分
がこの発光素子からの出射光によって露光され、不要な
描画部分が生じることを防止することができる。

【００２７】特に、第５の発明に係る自動焦点制御方法
では、いわゆる分割露光方式による描画動作において
も、描画ヘッドが焦点制御領域外に移動した場合に焦点
制御動作を停止するように制御されるため、感光材の端
部の形状に起因して焦点制御動作が不安定となることに
よって焦点制御動作を継続することができなくなること
を防止することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例による分
割露光方式を用いた平面走査型フォトプロッタの構成図
である。図１において、フォトプロッタは、描画ヘッド
１、ステージ９およびオートフォーカス動作（自動焦点
制御動作）を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）１３
を備える。

【００２９】描画ヘッド１は、対物レンズ２、レーザダ
イオード（以下、ＬＤと称する）４およびセンサ５を備
える。対物レンズ２は、描画ヘッド１に入射される描画
用のレーザ光７をステージ９上の感光材８に集光するた
めのレンズである。ＬＤ４およびセンサ５は、いわゆる
三角測定法によってレーザ光７の焦点位置調整を行うた
めの主要部を構成している。センサ５には、例えばＣＣ
ＤセンサあるいはＰＳＤ（位置検出素子）などが用いら
れる。

【００３０】対物レンズ２、ＬＤ４、センサ５は保持プ
レートに保持されている。保持プレートの一端にはボー
ルねじが係合されており、このボールねじに連結された
サーボモータ３によって描画ヘッド１が上下方向に所定
の範囲内で移動可能に構成されている。そして、描画ヘ
ッド１が上下動することによって対物レンズ２が上下移
動する。

【００３１】ステージ９の上面には、ガラス乾板などの
感光材８が載置される。ＣＰＵ１３は、Ａ／Ｄ変換器１
１を通してセンサ５の出力を受け取り、また描画ヘッド
用モータコントローラ１０およびステージ用モータコン
トローラ１２に所定の命令を出力することによりオート
フォーカス動作を制御する。なお、オートフォーカス動
作とは、感光材８の表面高さに応じて描画ヘッド１を上
下移動させて対物レンズ２の焦点位置を感光材８の表面
位置に合致させる調整動作をいう。

【００３２】上記の構成において、対物レンズ２を除く
描画ヘッド１、サーボモータ３、描画ヘッド用コントロ
ーラ１０、Ａ／Ｄ変換器１１、ステージ用モータコント
ローラ１２およびＣＰＵ１３がオートフォーカス機構を
構成する。

【００３３】ここで、三角測定法によるオートフォーカ
ス動作について説明する。ＬＤ４からオートフォーカス
用のレーザ光６ａを感光材８の表面に出射し、その反射
光６ｂをセンサ５に入射させる。センサ５では、オート
フォーカス動作が正規になされた場合に入射する反射光
６ｂの位置を基準位置として予め設定されている。そし
て、実際に反射光６ｂが入射すると、センサ５はセンサ
５内の反射光６ｂの入射位置を検知し、予め定められた
基準位置との変位量を検出してＡ／Ｄ変換器１１を通し
てＣＰＵ１３に出力する。

【００３４】ＣＰＵ１３は、センサ５からの出力に基づ
き、描画ヘッド１の移動量を算出し、その移動量に相当
するサーボモータ３の制御データに変換して描画ヘッド
用モータコントローラ１０に出力する。描画ヘッド用モ
ータコントローラ１０は与えられた制御データに基づい
てサーボモータ３を駆動し、描画ヘッド１を上下方向に
移動させて対物レンズ２と感光材８との距離の調整を行
う。

【００３５】このようなオートフォーカス動作により、
感光材８の表面に凹凸がある場合でもレーザ光７を感光
材８の表面に正確に集束させることができ、高精細な画
像を形成することができる。

【００３６】次に、上記のような構成を有するフォトプ
ロッタの描画動作について説明する。図２は、本発明の
フォトプロッタによる分割露光方式の描画動作を説明す
るための平面図である。図２においては、フォトプロッ
タの描画ヘッド１、感光材８、および描画ヘッド１の移
動経路が示されている。なお、図中、Ｘ方向は主走査方
向を示し、Ｙ方向は副走査方向を示している。感光材８
には描画領域２０が設定されており、さらに描画領域２
０は仮想線によって区切られた複数のストライプ領域Ｓ
Ｔ１〜ＳＴｎに分割されている。

【００３７】図３は、図２に示すフォトプロッタの描画
動作を示すフローチャートである。図２および図３を参
照して、まずＣＰＵ１３は、ステージ用モータコントロ
ーラ１２の駆動パラメータ、例えばステージ９を移動さ
せるモータ（図示省略）の駆動方式あるいは初速、終速
を規定するパラメータ等を設定する（ステップＳ１
０）。

【００３８】次に、ステージ９のＹ方向の移動量を設定
する。例えば、ステージ９を駆動するモータの移動パル
ス数を設定する。なお、ここでは描画ヘッド１がＸ方向
には移動しないので、Ｘ方向への移動量の設定は行われ
ない（ステップＳ１２）。

【００３９】さらに、オートフォーカス機構を起動する
オン位置の座標とオートフォーカス機構を停止させるオ
フ位置の座標とを設定する。例えば、図２において、オ
ン位置は描画領域２０の外側の仮想線Ｍ１で示されるＹ
２の位置に設定され、オフ位置は、仮想線Ｍ２で示され
るＹ５の位置に設定される（ステップＳ１４）。

【００４０】上記の処理が終わると、ステージ用モータ
コントローラ１２の命令に従ってステージ９が移動を開
始し、描画ヘッド１が第１の待機位置（Ｘ０，Ｙ０）か
ら前進経路Ｌ１に沿ってＹ方向に相対移動を開始する
（ステップＳ１６）。

【００４１】ＣＰＵ１３は描画ヘッド１の相対移動量を
監視し、描画ヘッド１がオートフォーカス機構のオン位
置に達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。描画
ヘッド１がオートフォーカス機構のオン位置Ｙ２に達す
ると、オートフォーカス用のＬＤ４をオンし、オートフ
ォーカス動作を開始する（ステップＳ２０）。

【００４２】さらに、描画ヘッド１がＹ２〜Ｙ５領域を
通過する間、オートフォーカス動作が継続して行われ
る。また、Ｙ３〜Ｙ４領域（描画領域）においては、対
物レンズ２を通して描画用のレーザ光７が感光材８の表
面に照射され、所定の描画処理が行われる（ステップＳ
２２）。

【００４３】また、この間、ＣＰＵ１３は描画ヘッド１
がオートフォーカス機構のオフ位置Ｙ５に達したか否か
を判定している。そして、描画ヘッド１がオフ位置Ｙ５
に達したと判定した場合（ステップＳ２４）、オートフ
ォーカス用ＬＤ４をオフにし、オートフォーカス動作を
停止する（ステップＳ２６）。

【００４４】そして、描画ヘッド１がさらに前進し、感
光材８の端部位置Ｙ６を通り第１の停止位置（Ｘ０，Ｙ
７）に達すると、ＣＰＵ１３はステージ用モータコント
ローラ１２に停止命令を出力し、ステージ９の移動を停
止させる。以上の動作により、第１のストライプ領域Ｓ
Ｔ１の描画処理が終了する。

【００４５】次に、描画ヘッド１の復帰動作について説
明する。第１のストライプ領域ＳＴ１の描画処理が終了
すると、描画ヘッド１は第２のストライプ領域ＳＴ２の
描画処理を行うために、第２の待機位置（Ｘ1,Ｙ０）に
復帰する。この復帰動作を図３に示すフローチャートを
再度参照して説明する。

【００４６】まず、ステージ用モータコントローラ１２
の駆動パラメータを再設定する。すなわち、描画ヘッド
１の復帰行程では、上述の前進行程に対して、描画ヘッ
ド１を高速で復帰移動させる。このため、ステージ９が
高速で移動するようにステージ９の駆動モータのパルス
周波数を変更する（ステップＳ１０）。

【００４７】次に、ステージ９の移動量を設定し、さら
に描画ヘッド１のＸ方向への移動量を設定する。図２に
示すように、描画ヘッド１の復帰経路Ｌ２は第１の停止
位置（Ｘ０，Ｙ７）から第２の待機位置（Ｘ１，Ｙ０）
に向かって斜め方向に導かれる。したがって、ステージ
９をＹ方向に移動させると同時に、描画ヘッド１をＸ方
向に移動させる（ステップＳ１２）。

【００４８】さらに、オートフォーカス機構のオン位置
とオフ位置の座標を設定する。この場合、オン位置はＹ
５位置に設定され、オフ位置はＹ２位置に設定される
（ステップＳ１４）。

【００４９】上記の設定が終了すると、ステージ９およ
び描画ヘッド１が移動を開始し、描画ヘッド１が復帰経
路Ｌ２に沿って相対移動する。そして、オートフォーカ
ス機構のオン位置Ｙ５に達すると（ステップＳ１８）、
オートフォーカス用ＬＤ４をオンし（ステップＳ２
０）、オートフォーカス動作を開始する。

【００５０】オートフォーカス動作はＹ５位置からＹ２
位置まで継続して行われる。なお、この間、描画動作は
行わない（ステップＳ２２）。そして、描画ヘッド１が
オートフォーカス機構のオフ位置Ｙ２に達したことが判
定されると（ステップＳ２４）、オートフォーカス用Ｌ
Ｄ４をオフし、オートフォーカス動作を停止する。この
時、描画ヘッド１は、このＹ２位置でのオートフォーカ
ス動作によって設定された位置（フォーカス位置と称す
る）に保持される。

【００５１】さらに、描画ヘッド１が復帰経路Ｌ２に沿
って移動し、第２の待機位置（Ｘ１，Ｙ０）に達する
と、ステージ９および描画ヘッド１の移動が停止する
（ステップＳ２８）。以上により、描画ヘッド１の復帰
動作が終了する。

【００５２】この後、上記と同様の動作が繰り返し行わ
れ、第２のストライプ領域ＳＴ２から第ｎ番目のストラ
イプ領域ＳＴｎに亘って描画動作が行われる。ここで、
各ストライプ領域ＳＴ１〜ＳＴｎにおける描画開始前の
オートフォーカス動作に着目する。例えば、第２のスト
ライプ領域ＳＴ２においては、描画ヘッド１がＰ２点に
達した時点からオートフォーカス機構が動作を開始す
る。一方、上述したように、第２の待機位置（Ｘ１，Ｙ
０）にある描画ヘッド１は、復帰経路Ｌ２におけるＰ１
点でのオートフォーカス動作によるフォーカス位置に保
持されている。

【００５３】感光材８上のＰ１点とＰ２点とは近接して
おり、その表面位置の差は極めて微小である。このた
め、Ｐ１点でフォーカス位置が設定された描画ヘッド１
がＰ２点で再びオートフォーカス動作を開始した場合、
描画ヘッド１の対物レンズ２の焦点位置と感光材８のＰ
２点での表面位置との誤差は小さい。したがって、極め
て短時間で対物レンズ２の焦点位置の調整を行うことが
できる。

【００５４】また、Ｙ０位置からＹ２位置の間ではオー
トフォーカス動作を行わないように制御されている。こ
のため、描画ヘッド１が感光材８の端部位置Ｙ１を通過
する際の端面の丸みに起因してオートフォーカス動作が
不安定となり、これによって対物レンズ２の焦点位置に
大幅なずれが生じることが防止される。このために、ス
トライプ領域ＳＴ２の描画初期部分のフォーカス不良
や、オートフォーカス機構が動作しなくなるなどの不都
合を解消することができる。

【００５５】また、本実施例のフォトプロッタでは、Ｙ
５〜Ｙ７位置の間においてもオートフォーカス動作を停
止するように構成している。これは以下の理由による。
すなわち、この区間においてオートフォーカス動作を行
えば、従来と同様に、感光材８の端部位置Ｙ６を通過す
る際に感光材８の端部の丸みに起因するオートフォーカ
ス動作の不安定により描画ヘッド１が大きく移動し、次
のストライプ領域においてオートフォーカス機構が動作
しなくなる場合が生ずる。このような状態になると、こ
れ以降の動作において、オートフォーカス動作が行われ
なくなり、改めてプリフォーカス動作を行う必要が生じ
る。このような事態を防止するために、Ｙ５〜Ｙ７位置
の間においてもオートフォーカス動作を停止するように
したものである。

【００５６】上記のように、本実施例によるフォトプロ
ッタは、感光材８の描画領域２０の外側に、オートフォ
ーカス動作を開始し、あるいは停止する位置を設定し、
描画ヘッド１が感光材８の表面上を移動する間のみオー
トフォーカス動作を行うように構成している。すなわ
ち、描画ヘッド１が感光材８の端面を通過する場合に、
オートフォーカス動作を停止させることによって、感光
材８の端面におけるオートフォーカス動作の不安定状態
の発生を防止している。

【００５７】なお、上記の実施例では、隣接するストラ
イプ領域ＳＴ１〜ＳＴｎを順次描画する場合について説
明したが、フォトプロッタの動作においては、いくつか
のストライプ領域をスキップして互いに離れたストライ
プ領域を連続して描画する場合もある。以下では、この
ような場合における露光ヘッド１の描画動作について説
明する。

【００５８】図４は、離間したストライプ領域に対する
第１の描画動作を説明するための平面図である。この例
では、第１のストライプ領域ＳＴ１の描画が終了した
後、描画ヘッド１が第ｉ番目のストライプ領域ＳＴｉに
移動して描画動作を行う。この場合、描画ヘッド１は第
１の停止位置（Ｘ０，Ｙ７）から第ｉ番目の待機位置
（Ｘｉ，Ｙ０）に復帰経路Ｌ２に沿って相対移動する。
この相対移動は、ステージ９をＹ方向に移動するととも
に、描画ヘッド１をＸ方向に移動することにより行われ
る。

【００５９】図４に示す描画動作において、描画ヘッド
１は前進経路Ｌ１および復帰経路Ｌ２に沿った相対移動
中に、Ｙ２〜Ｙ５領域でのみオートフォーカス動作を行
い、それ以外の領域ではオートフォーカス動作を停止し
ている。このため、第ｉ番目のストライプ領域ＳＴｉの
描画動作において描画ヘッド１がＰ２点に移動した場合
には、描画ヘッド１のフォーカス位置は、Ｐ１点におい
て設定された位置に保持されている。

【００６０】Ｐ１点とＰ２点とは近接している。したが
って、Ｐ２点で再びオートフォーカス動作を開始した場
合、描画ヘッド１の対物レンズ２の焦点位置と感光材８
のＰ２点での表面位置との誤差は小さい。このために、
感光材８のＰ２点の表面位置に対するオートフォーカス
動作を迅速に行うことができる。

【００６１】また図５は、離間したストライプ領域に対
する第２の描画動作を説明するための平面図であり、図
６は、その描画動作を説明するフローチャートである。
この例では、図４に示す場合に比べ、第１の停止位置
（Ｘ０，Ｙ７）にある描画ヘッド１が第ｉ番目の待機位
置（Ｘｉ，Ｙ０）に相対移動する際の復帰経路が異なっ
ている。

【００６２】図５に示すように、描画ヘッド１は、まず
第１の停止位置（Ｘ０，Ｙ７）から第１番目の待機位置
（Ｘ１，Ｙ０）に復帰経路Ｌ２ａに沿って相対移動す
る。さらに、図５および図６に示すように、一旦、描画
ヘッド１をＹ方向に前進移動を開始する（ステップＳ３
０）。そして、Ｐ１点を通過する位置でオートフォーカ
ス用ＬＤ４をオンし、オートフォーカス動作を開始する
（ステップＳ３２）。

【００６３】次に、オートフォーカス動作を行いながら
描画ヘッド１を移動経路Ｌ２ｂに沿ってＹ２〜Ｙ３領域
内をＸ方向に移動させる（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。
そして、描画ヘッド１がＹ２〜Ｙ３領域内でＸｉ位置に
達すると（ステップＳ３８）、描画ヘッド１を第ｉ番目
の待機位置に向かって相対移動させる。この場合、描画
ヘッド１がＹ２位置（Ｐ２点）を通過するとき、オート
フォーカス用ＬＤ４をオフし、オートフォーカス動作を
停止する（ステップＳ４０）。そして、描画ヘッド１が
第ｉ番目の待機位置（Ｘｉ，Ｙ０）に移動する（ステッ
プＳ４２）。その後、描画ヘッド１を前進経路Ｌ３に沿
って相対移動させてストライプ領域ＳＴｉの描画動作を
行う。

【００６４】この場合において、描画ヘッド１がＰ１点
からＰ２点に移動する間、オートフォーカス動作が行わ
れ、第ｉ番目の待機位置（Ｘｉ，Ｙ０）に移動した描画
ヘッド１は、Ｐ２点におけるフォーカス位置を保持して
いる。このため、第ｉ番目のストライプ領域ＳＴｉの描
画を行うために描画ヘッド１が前進経路Ｌ３に沿って前
進移動し、Ｐ２点に達した場合、描画ヘッド１のフォー
カス位置はすでに設定された状態と一致する。このため
に、Ｐ２点では、感光材８の表面位置に対応したオート
フォーカス動作が完全に行われた状態から継続してオー
トフォーカス動作を行うことができる。これにより、第
ｉ番目のストライプ領域ＳＴｉの描画領域（Ｙ３〜Ｙ
４）では焦点位置が十分に調整された描画用のレーザ光
を用いて高精細な描画動作を行うことができる。

【００６５】さらに、図７は、離間したストライプ領域
に対する第３の描画動作を説明するための平面図であ
る。この例は、図５に示す描画動作の変形例であり、第
１の停止位置（Ｘ０，Ｙ７）にある描画ヘッド１を第
（ｉ−１）番目の待機位置に復帰経路Ｌ２ａに沿って移
動させた後、さらに復帰経路Ｌ２ｂに沿って第ｉ番目の
待機位置（Ｘｉ，Ｙ０）に移動させるようにしたもので
ある。

【００６６】この場合において、Ｐ２点における描画ヘ
ッド１は、Ｐ１点におけるフォーカス位置から改めてオ
ートフォーカス動作を開始する。このＰ１点とＰ２点と
は近接しているため、Ｐ２点におけるオートフォーカス
動作を極めて短時間で行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による描画装置の構成図であ
る。

【図２】図１に示す描画装置の描画動作を説明するため
の平面図である。

【図３】図１に示す描画装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図４】離間したストライプ領域に対する第１の描画動
作を説明するための平面図である。

【図５】離間したストライプ領域に対する第２の描画動
作を説明するための平面図である。

【図６】図５に示す描画装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】離間したストライプ領域に対する第３の描画動
作を説明するための平面図である。

【図８】従来の描画装置による描画動作を説明するため
の平面図である。

【図９】従来の描画ヘッドの構成を示す模式図である。

【符号の説明】

１描画ヘッド３サーボモータ４ＬＤ（レーザダイオード）５センサ６ａオートフォーカス用レーザ光６ｂ反射光７描画用レーザ光８感光材９ステージ１３ＣＰＵ２０描画領域ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴｉ，ＳＴｎストライプ領域

フロントページの続き (72)発明者臼本宏昭京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者小八木康幸京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光材を保持する保持部材と、前記感光材の周縁部内側に設定された描画領域の表面に
光ビームを集束させて描画を行う光学手段を有する描画
ヘッドと、前記保持部材と前記描画ヘッドとを所定の方向に相対移
動させる移動制御手段と、前記描画ヘッドから照射される前記光ビームの焦点位置
を前記感光材の表面に一致させる焦点制御動作を行う焦
点制御手段とを備え、前記移動制御手段は、前記描画ヘッドが前記感光材の一
方端の外側の位置と前記感光材の他方端の外側の位置と
の間を前記感光材の表面上を通過して移動するように前
記描画ヘッドと前記保持部材の動作を制御し、前記焦点制御手段は、前記描画ヘッドが前記感光材上に
おいて前記描画領域を含むように想定された焦点制御領
域内を移動する場合に焦点制御動作を行い、前記描画ヘ
ッドが前記焦点制御領域の外側へ移動した場合に前記焦
点制御動作を停止することを特徴とする描画装置。
【請求項２】前記焦点制御手段は、光ビームを前記感
光材の表面に照射する発行素子と、前記感光材の表面で
反射した前記光ビームの反射光を受光する受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて前記描画ヘッドを前
記感光材の表面に対して垂直方向に移動させるヘッド移
動手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の描画
装置。
【請求項３】前記焦点制御手段は、前記焦点制御動作
を開始する時に前記発光素子から光ビームを出射させ、
前記焦点制御動作を停止する時に前記発光素子から光ビ
ームの出射を停止させることを特徴とする請求項２記載
の描画装置。
【請求項４】感光材と描画ヘッドとを所定の方向に相
対移動させるとともに、前記感光材の周縁部内側に設定
された描画領域の表面に前記描画ヘッドにより光ビーム
を集束させて描画を行いつつ、前記光ビームの焦点位置
を前記感光材の表面に一致させる焦点制御動作を行う自
動焦点制御方法において、前記感光材上において前記描画領域を内部に含む焦点制
御領域を想定し、前記描画ヘッドを前記感光材の一方端
の外側の位置と前記感光材の他方端の外側の位置との間
を前記感光材の表面上を通過して相対移動させるととも
に、前記描画ヘッドが前記焦点制御領域内を移動する場
合に焦点制御動作を行い、前記描画ヘッドが前記焦点制
御領域の外側へ移動した場合に前記焦点制御動作を停止
させることを特徴とする自動焦点制御方法。
【請求項５】前記感光材の前記描画領域は、複数の領
域に分割されており、前記描画ヘッドは、前記複数の領域のうち１つの領域に
対応する前記感光材の一方端の外側の位置から前記感光
材の他方端の外側の位置まで前記１つの領域を通過して
移動した後、前記複数の領域の他の領域に対応する前記
感光材の前記一方端の外側の位置まで移動し、さらに前
記他の領域に対応する前記感光材の前記一方端の外側の
位置から前記他の領域に対応する前記感光材の前記他方
端の外側の位置まで前記他の領域を通過して移動するこ
とを特徴とする請求項４記載の自動焦点制御方法。