(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルに載置された作画面上で、所定の領域内で光源部から複数のビームを結像させ、前記所定の領域を前記作画面と相対移動させて作画面上に前記所定の領域より広い領域に渡って２次元の画像を作画するマルチビーム作画装置において、
前記光源部は、複数の発光ダイオードと、前記発光ダイオードから射出されるビームを前記作画面上に結像させる光学系と、を有し、
前記マルチビーム作画装置は、前記光源部と前記テーブルとを前記作画面に平行な方向に相対移動させる相対移動手段と、前記テーブルに設けられ、前記作画面と同一平面上に受光部を有しかつ受光光量に応じた電流が流れる受光素子と、を有し、
前記複数の発光ダイオードは、各々が複数の発光ダイオードを含む複数のグループに分割され、
各グループは、同一グループに属する全ての発光ダイオードから射出されるビームが、前記光源部と前記テーブルとを相対移動することなく前記受光素子の受光部に到達すると共に、前記相対移動手段により前記光源部と前記テーブルとを段階的に相対移動することにより、それぞれのグループ毎に、該グループに属する発光ダイオードから射出されるビームが前記受光素子の受光部に到達できるよう分割されており、
同一グループに属する前記発光ダイオードの光量を前記テーブルおよび前記光源部の相対移動を行うことなく計測し、別のグループに属する前記発光ダイオードの光量を計測する際には、前記別のグループに属する発光ダイオードから射出されるビームが前記受光素子の受光部に到達するように、前記相対移動手段により前記光源部と前記テーブルとを段階的に相対移動すること、
を特徴とする、マルチビーム作画装置。
【請求項２】
請求項１のマルチビーム作画装置において、（ア）前記受光素子の受光部に前記複数の発光ダイオードの少なくとも１つの発光ダイオードから射出されたビームが入射するよう前記テーブルおよび前記光源部を相対移動させ、（イ）前記少なくとも１つの発光ダイオードを駆動して該発光ダイオードの光量を検出し、（ウ）前記複数の発光ダイオードの全てについて光量を検出するまで上記（ア）および（イ）を繰り返すことを特徴とする、マルチビーム作画装置における光量計測方法。
【請求項３】
前記同一グループに属する前記発光ダイオードは、順次時系列的に駆動することにより、各発光ダイオードの光量を前記受光素子に流れる電流に基づいて計測することを特徴とする請求項２に記載のマルチビーム作画装置における光量計測方法。
【請求項４】
前記同一グループに属する発光ダイオードの光量を計測する際には、前記グループに対応する像面の領域の中心と前記受光部の中心をほぼ一致させる様に前記テーブルおよび前記光源部を移動させることを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム作画装置における光量計測方法。
【請求項５】
前記複数発光ダイオードに対応して計測された複数の計測データは所定の階調を有するデジタルデータとして求められる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装置における光量計測方法。
【請求項６】
前記複数の光量計測データ中、光量が０であることを示すデータが存在する場合には、前記複数の発光ダイオードによる作画が不能であると判定することを特徴とする、請求項５に記載のマルチビーム作画装置における光量計測方法。
【請求項７】
前記複数の光量計測データ中、光量が前記所定の階調の最大値であることを示すデータが存在する場合には、前記複数の発光ダイオードによる作画が不能であると判定することを特徴とする、請求項５に記載のマルチビーム作画装置における光量計測方法。
【請求項８】
請求項２から７のいずれかに記載の光量計測方法により計測された光量計測データから、前記受光素子の暗電流成分を差し引くことを特徴とするマルチビーム作画装置における光量計測方法。
【請求項９】
請求項２から８のいずれかに記載の光量計測方法を利用した光量計測手段を有するマルチビーム作画装置。
【請求項１０】
請求項２から７のいずれかに記載の光量計測方法により計測された光量計測データの値から最小値を求め、前記最小値と各データの値との比を求め、前記最小値と各データの値との比に基づいて、各データに対応した前記発光ダイオードの駆動時間を決定することを特徴とするマルチビーム作画装置における光量補正方法。
【請求項１１】
前記最小値と各データの値との比に基づいて、各データに対応した前記発光ダイオードの駆動パターンを決定することを特徴とする請求項１０に記載のマルチビーム作画装置における光量補正方法。
【請求項１２】
前記最小値と各データの値との比に対応した前記発光ダイオードの駆動パターンを格納した記憶手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の光量補正方法を採用したマルチビーム作画装置。
【請求項１３】
請求項２から７のいずれかに記載の光量計測方法により計測された光量計測データの値から最大値を求め、前記最大値と各データの値との比を求め、前記最大値と各データの値との比に基づいて、各データに対応した前記発光ダイオードの駆動時間を決定することを特徴とするマルチビーム作画装置における光量補正方法。
【請求項１４】
前記最大値と各データの値との比に基づいて、各データに対応した前記発光ダイオードの駆動パターンを決定することを特徴とする請求項１３に記載のマルチビーム作画装置における光量補正方法。
【請求項１５】
前記最大値と各データの値との比に対応した前記発光ダイオードの駆動パターンを格納した記憶手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の光量補正方法を採用したマルチビーム作画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数のビームを用いて精密な画像を形成するための作画装置、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、マルチビーム作画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、精密な画像を感光材料表面に作画する装置として、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、かつ感光材料をＬＥＤと（すなわち像面と）相対移動させることにより、２次元の画像を感光材料表面に作画する、マルチビーム作画装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数個のＬＥＤを用いるマルチビーム作画装置の場合、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ＬＥＤ毎にばらつきがある。また、光学系の特性や装置の構造上の理由により、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。さらに、個々のＬＥＤの経時変化による劣化によってもＬＥＤ毎の光量のばらつきが発生する。
【０００４】
このため、マルチビーム作画装置において作画像の品質を維持するためには、ＬＥＤ毎に補正量を正確に求める必要があり、しかも求められた補正量に基づいて正確にその出力を補正する必要がある。近年のマルチビーム作画装置においては、光源として極めて多数のＬＥＤが用いられており、これらのＬＥＤ全てについて正確に補正量を決定することは極めて手間の掛かる作業であり、容易にかつ正確に補正量を決定する装置が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑み、簡単な構成でありながら、正確に複数のＬＥＤ個々に対する作画時の露光補正量を決定し、また決定された補正量に応じて正確に各ＬＥＤを露光制御することができるマルチビーム作画装置、ならびにマルチビーム作画装置の光量計測方法および光量補正方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のマルチビーム作画装置は、テーブルに載置された作画面上で、所定の領域内で光源部から複数のビームを結像させ、前記所定の領域を前記作画面と相対移動させて作画面上に前記所定の領域より広い領域に渡って２次元の画像を作画するマルチビーム作画装置であって、前記光源部は、複数の発光ダイオードと、前記発光ダイオードから射出されるビームを前記作画面上に結像させる光学系と、を有し、前記マルチビーム作画装置は、前記光源部と前記テーブルとを前記作画面に平行な方向に相対移動させる相対移動手段と、前記テーブルに設けられ、前記作画面と同一平面上に受光部を有しかつ受光光量に応じた電流が流れる受光素子と、を有し、前記複数の発光ダイオードは、各々が複数の発光ダイオードを含む複数のグループに分割され、各グループは、同一グループに属する全ての発光ダイオードから射出されるビームが、前記光源部と前記テーブルとを相対移動することなく前記受光素子の受光部に到達すると共に、前記相対移動手段により前記光源部と前記テーブルとを段階的に相対移動することにより、それぞれのグループ毎に、該グループに属する発光ダイオードから射出されるビームが前記受光素子の受光部に到達できるよう分割されており、同一グループに属する前記発光ダイオードの光量を前記テーブルおよび前記光源部の相対移動を行うことなく計測し、別のグループに属する前記発光ダイオードの光量を計測する際には、前記別のグループに属する発光ダイオードから射出されるビームが前記受光素子の受光部に到達するように、前記相対移動手段により前記光源部と前記テーブルとを段階的に相対移動すること、を特徴としている。
【０００７】
ここで、上記のマルチビーム作画装置において、
（ア）前記受光素子の受光部に前記複数の発光ダイオードの少なくとも１つの発光ダイオードから射出されたビームが入射するよう前記テーブルおよび前記光源部を相対移動させ、
（イ）前記少なくとも１つの発光ダイオードを駆動して該発光ダイオードの光量を検出し、
（ウ）前記複数の発光ダイオードの全てについて光量を検出するまで上記（ア）および（イ）を繰り返す光量計測方法を採用することができる。
【０００８】
この時、前記複数の発光ダイオードを、各グループに属する発光ダイオードから射出されるビームが前記テーブルおよび前記光源部の相対移動を行うことなく前記受光素子の受光部に到達するように、複数のグループに分割し、同一グループに属する前記発光ダイオードの光量は前記テーブルおよび前記光源部の相対移動を行うことなく計測することが可能である。
【０００９】
なお、前記同一グループに属する発光ダイオードの光量を計測する際には、前記グループに対応する像面の領域の中心と前記受光部の中心をほぼ一致させる様に前記テーブルおよび前記光源部を移動させることができる。
【００１０】
前記複数の光量計測データ中、光量が０または、光量が最大値であることを示すデータが存在する場合には、前記複数の発光ダイオードによる作画が不能であると判定することができる。
【００１１】
また、上記の光量計測方法により計測された光量計測データから、前記受光素子の暗電流成分を差し引くことにより、正確な光量を求めることができる。
更に、本発明の光量補正方法によれば、上記のようにして求めた光量計測データの値から最小値を求め、前記最小値と各データの値との比を求め、前記最小値と各データの値との比に基づいて、各データに対応した前記発光ダイオードの駆動時間を決定することにより光量補正が可能である。
【００１２】
あるいは、上記の光量計測データの値から最大値を求め、前記最大値と各データの値との比を求め、前記最大値と各データの値との比に基づいて、各データに対応した前記発光ダイオードの駆動時間を決定することによっても光量補正が可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態であるマルチビーム作画装置１００の外観を示す斜視図である。本実施の形態のマルチビーム作画装置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したり、あるいは、表面に感光材を塗布した基板に直接回路パターンを作画したりするための装置である。以下の説明では、マスク用のフィルムに回路パターンを作画する場合を例にとってマルチビーム作画装置１００の構成について述べる。
【００１４】
図１において、マルチビーム作画装置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載置用テーブル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によりＹ方向に摺動自在に支持されている。テーブル２の下方、ベース１の上面にはＹ方向に沿って延びたボールねじ２Ｂが設けられている。テーブル２の底面にはボールネジ２Ｂと係合する係合部が突出して設けられており（図示せず）、ボールねじ２Ｂが回動すると、該係合部とボールねじ２Ｂとの係合により、テーブル２がレール２Ｒ上をＹ方向に摺動移動する。ボールねじ２Ｂは図示しないテーブル駆動用モータと連結されており、該テーブル駆動用モータを回転駆動することによって、テーブル２を図中Ｙ方向に往復移動させることができる。
【００１５】
テーブル２の上方には光源部としての光照射ユニット４が配置されている。感光フィルム３を露光して作画するための描画光束は、２次元配列された複数本のビームとして光照射ユニット４から射出される。
【００１６】
次に、光照射ユニット４について、更に詳細に説明する。
光照射ユニット４は、本体ベース１上方を囲む様にコの字状に形成された光学系搭載用の立設部５に設けられている。立設部５の上面には、図中Ｘ方向に延びた一対のガイドレール５Ｒが設けられ、ガイドレール５Ｒに摺動自在に支持された光学系搭載ステージ５Ｓに載置された光学ベース５Ｌに、光照射ユニット４が固定されている。
【００１７】
立設部５の上面には、一対のガイドレール５Ｒに挟まれた位置にボールネジ５ＢがＸ方向に延びた状態で取り付けられており、光学ベース５Ｌの図中底面にはボールねじ５Ｂと係合する係合部５Ｅが設けられている。ボールねじ５Ｂは光学系駆動モータ５Ｍと連結されており、光学系駆動モータＭを回転駆動すると、ボールねじ５Ｂが回転し、ボールねじ５Ｂと係合部５Ｅとの係合により、光学ベース５Ｌを載置した光学系搭載ステージ５ＳがＸ方向へ移動する。
【００１８】
立設部５の側面には、光照射ユニット４の位置検出用のリニアスケール５Ｋが配設されており、光照射ユニット４に設けられたスケール検出ヘッド５Ｄによりリニアスケール５Ｋを検出することによって光照射ユニット４のＸ方向の位置を検出することができる。
【００１９】
図示していないが、感光材載置用テーブル２および本体ベース１にも、上記のリニアスケール５Ｋおよび検出ヘッド５Ｄと同様の、図示しないテーブル位置検出用スケールおよび該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、テーブル位置検出ヘッドの出力信号にもとづいてテーブル２のＹ方向の位置を知ることができる。
【００２０】
詳しくは後述するが、感光フィルム３上への作画は、フィルム３上に形成された描画原点ＩＯを基準に、Ｘ方向については光照射ユニット４の移動量、Ｙ方向についてはテーブル２の移動量を制御しつつ、光照射ユニット４によりビームを射出することにより行われる。
【００２１】
図２は、光照射ユニット４の内部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４５からなる縮小光学系を有している。本実施の形態においては、感光フィルム３としては、波長400nm〜520nm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450nmのいわゆる青色ＬＥＤを用いている。
【００２２】
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（から見た図図２における上方から下方を見た図）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位置を示している。なお、御図は配置を示すための図であり、各部のサイズは正しい縮尺では図示されていない。本実施の形態では第１群および第２群のレンズ４４、４５によりアパーチャの１／２５倍の像が感光フィルム３に投影される。
【００２３】
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。本実施の形態のマルチビーム作画装置１００に用いられるＬＥＤは感光フィルム３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に示すように、ＬＥＤ４２はＸ方向、Ｙ方向それぞれにおいて、４mmの間隔で配置される（４mm毎に１本のビームが照射されるように配置される）。
【００２４】
ビームはＬＥＤ４２の位置に対応して離散的に配置されたアパーチャ４３Ａから射出される。アパーチャ４３Ａは、感光フィルム３に投影される点像の大きさを規定すると共に、結像位置の精度を上げるためのもので、アパーチャパネル４３に、ＬＥＤ４２の配置位置に１対１に対応したアパーチャ４３Ａを形成したものである。こうして、ＬＥＤ４２から射出されたビームはアパーチャ４３Ａを透過し、縮小光学系（第１レンズ群４４および第２レンズ群４５）を介してフィルム３上に結像される。言い換えれば、アパーチャパネル４３の像が感光フィルム３上に投影される。
【００２５】
図４は、感光フィルム３上の各ビームに対応する点、すなわちアパーチャパネル４３の像を示す図である。図中黒点が、ビームによりフィルム３が露光される点である。前述のように、縮小光学系（第１レンズ群４４および第２レンズ群４５）はアパーチャパネル４３の１／２５の像を感光フィルム３上に形成する。従って、感光フィルム３上での像面のサイズは、図４に示すように、Ｘ方向においては10.235mm、Ｙ方向は4.96mmとなる。
【００２６】
尚、厳密には、感光フィルム３の厚みに応じて結像位置を調整する必要がある。しかし、本実施の形態においては、常に感光フィルム３の表面の、光照射ユニット４の光軸方向における位置は一定であるものとして説明する。感光フィルム３の代わりにプリント基板が載置された場合には、実際には結像位置は変化する。結像位置が変化する場合には、光学系を用いて結像位置を調整することが可能であり、たとえば特願平７−１４２７４４号に記載されている自動合焦装置を用いることにより、結像位置を調整することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、テーブルの移動とＬＥＤ４２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。これについて、次に説明する。
【００２８】
本実施の形態のマルチビーム作画装置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の直径分だけずれた位置に順に配置され、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ＬＥＤＹ３３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、アパーチャＡＰの径は0.125mmとなっている。
【００２９】
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、Ｘ方向に沿って一列に離散的に並んだ点像を形成する（この点像が並ぶ感光フィルム３上の行を図４にラインＬ１として示す）。次に、テーブルが移動し、感光フィルム３上のライン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、２０４８個の点像が隣接して同一ラインＬ１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。
【００３０】
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の描画領域のＹ方向における端部から他の端部まで帯状に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。そして、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（Ｙ方向に沿って）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（本実施例においては、10.24mm）正確にＸ方向に移動される。
【００３１】
図６は、本実施の形態のマルチビーム作画装置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。
【００３２】
駆動パターンデータは、ＬＥＤを駆動するためのパルスパターンであり、一回の露光（すなわちＬＥＤの駆動）における駆動パルス幅および駆動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。
【００３３】
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。本実施の形態のマルチビーム作画装置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５Ｌ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の駆動中は、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は検出位置に基づきフィードバック制御されている。
【００３４】
図７は、テーブル２の描画原点ＩＯの近傍を示す図である。テーブル２には感光フィルム３が載置されているものとする。Ｘ方向においては描画原点ＩＯより図中右側、Ｙ方向においては描画原点より図中上方が感光フィルム３の描画領域（感光フィルム３が露光される領域）となる。いいかえれば、実際の感光フィルムの縁部は、図７に示すように、描画原点ＩＯよりも外側に位置することになる。なお、光照射ユニット４は、光軸が描画原点ＩＯよりさらに図中Ｘ方向において左側に位置するまで移動することができ、テーブル２は、光照射ユニット４の光学系の光軸がＹ方向において描画原点ＩＯよりさらに下側に位置するまで移動することができる。
【００３５】
尚、光照射ユニット４の移動機構の構造上、光照射ユニット４の光軸が図７に示す初期位置ＩＰに対応した位置にある状態よりもＸ方向において図中左側に移動することはできない。しかし、Ｙ方向については、テーブル２は図７に示す状態よりさらに図中上方に移動可能である。
【００３６】
テーブル２には、図７に示すように、光量検出部２１が取り付けられている。光量検出部２１は、テーブル２の側面にＹ方向に突出して設けられている。図７には、テーブル２と共に光量検出部２１の上面図を示し、図８には、図７の矢印Ａの方向から見た、正面図を示す。光量検出部２１は直方体状の基板２１Ａのほぼ中央にＰＩＮフォトダイオード２１Ｂを取り付けた構成となっている。基板２１Ａは図８に示すように一対の支柱２１Ｃ、２１Ｃによりテーブル２の側面に固定されている。ＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面はテーブル２に載置される感光フィルム３の表面とほぼ同一の高さとなるように調整されている。すなわち、光照射ユニット４の光軸方向において、感光フィルム３の表面とＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面とは同一の位置になるようにＰＩＮフォトダイオード２１Ｂが基板２１Ａに取り付けられている。
【００３７】
本実施の形態のＰＩＮフォトダイオード２１Ｂは、キャンタイプのフォトダイオードで、円筒状のケーシング内部に受光部が配置されている。ケーシングの外径はほぼ５mm、受光部の直径はほぼ３mmとなっている。
【００３８】
本実施の形態においては、上記ＰＩＮフォトダイオード２１Ｂにより、各ＬＥＤの光量を計測して、計測データに基づいてＬＥＤ毎に露光時に補正を加えるようになっている。前述のように、光照射ユニット４によりフィルム３上に投影されるアパーチャの像のサイズは10.235mm×4.96mmであり、ＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面のサイズはこれよりも小さいため、本実施の形態のマルチビーム作画装置においては、ＬＥＤを（すなわち投影像の領域を）いくつかのグループに分割し、ＰＩＮフォトダイオードの受光部が、分割された各区分内のＬＥＤから射出されるビームを全て受光できる位置になるよう、テーブル２および光学ベース５Ｌを移動して、分割された区分ごとにＬＥＤの光量を計測する。
【００３９】
図９は、図４に示したビームの投影像を８分割した様子を示す図である。図９に示すように、Ｘ方向について投影像を４分割し、Ｙ方向については２分割している。各分割区分（数字１〜８で示される区分）にはそれぞれ２５６個の点像が含まれる（すなわち２５６個のＬＥＤに対応している）。
【００４０】
各ＬＥＤの光量の計測は次のようにして行う。
まず、光学系移動用モータ５Ｍを駆動して光照射ユニット４をＸ方向に、テーブル移動用モータ２Ｍを駆動してテーブル２をＹ方向に移動して、区分１の中心とＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面の中心位置とを一致させる。なお、テーブル２上の初期位置ＩＰの位置およびＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面の中心位置はいずれも既知であるため、この位置合わせは容易に行うことができる。また、各区分１〜８はいずれも、区分の中心がＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの中心と一致しているときには区分内に含まれるビームがすべてＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面により受光されるような大きさとなっている。
【００４１】
区分１の中心とＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面の中心とが一致した状態で、区分１に対応するＬＥＤを１個ずつ順に駆動し（時系列駆動し）、その時ＰＩＮフォトダイオード２１Ｂ内を流れる電流を８ビットのデジタルデータとしてメモリ１３に記憶する。すなわち、区分１に対応したＬＥＤの個々について、その発行光量を２５６階調のデータ（０〜２５５）として記憶する。
【００４２】
次に、光照射ユニット４をＸ方向に所定量（本実施の形態においては2.56mm）移動させることにより、ＰＩＮフォトダイオード２１Ｂの受光面の中心に区分２の中心を一致させ、区分１の場合と同様、区分２に対応するＬＥＤを１個ずつ順次時系列駆動して、２５６階調の光量データをＬＥＤ毎に得る。同様にして区分３および区分４についても、対応するＬＥＤの個々に対する光量データを得る。
【００４３】
次に、テーブル２をＹ方向に所定量移動させ（本実施の形態においては2.56mm）、さらに光照射ユニット４を、区分１の計測の場合と同様の位置に移動させることにより、ＰＩＮフォトダイオードの受光面の中心と区分５の中心とを一致させる。そして、区分１〜４の場合と同様にして、区分５〜８の各ＬＥＤについてその光量データを８ビットデータとしてメモリ１３に記憶する。
【００４４】
上記のようにして得られた光量データの処理について、図１０を参照して説明する。
図１０は、本実施の形態のマルチビーム作画装置１００を含む、作画システムの構成を説明するための図である。
図１０に示す作画システム１００は、イーサネットを介してワークステーション２００による通信コマンドにより制御される。ある感光材料３に対し作画を行う場合（光量補正処理を含む）は次のようにして実行される。
【００４５】
まず、ワークステーション２００側で、通信プロセスを立ち上げ、マルチビーム作画装置１００に対して各ＬＥＤの光量を検出する光量検出コマンドを送信する。マルチビーム作画装置１００は、光量検出コマンドを受信すると、上述の光量検出処理を実行するためのプログラムを起動し、各ＬＥＤ毎の光量データを求め、検出値データファイルを生成して、ワークステーション２００に送信する。ワークステーション２００では、マルチビーム作画装置１００から送られてきた検出値データファイルに基づいて、次に述べる補正値演算処理を実行して、ＬＥＤを駆動する際に参照する光量補正データファイルを生成し、マルチビーム作画装置１００に送信する。マルチビーム作画装置１００は、光量補正データファイルと、次に送られてくる作画データファイルに基づいて各ＬＥＤ、テーブル２、光照射ユニット４を駆動制御して、テーブル２に載置された感光フィルム３の描画領域に所定の回路パターンを作画する。
【００４６】
図１１は、本実施の形態における、第１実施例としての光量補正処理を説明するためのフローチャートである。
まず、検出値データファイルの各ＬＥＤに対する検出値（０〜２５５の２５６階調のデジタルデータ）それぞれが、０あるいは２５５であるか否かをチェックする（Ｓ１）。
【００４７】
もしも、０あるいは２５５という値のデータが含まれる場合には、ＮＧと判定される。検出データが０となるのは、光量が０の場合であり、これは該データに対応するＬＥＤが発光していないことを示す。すなわち、検出データが０となるのはＬＥＤが壊れている場合であるため、この様なＬＥＤを含むマルチビーム作画装置では正しい描画が行われない。従って、検出データに０が含まれる場合には、そのマルチビーム作画装置での描画を行うことは好ましくないと考えられ、ＮＧと判定するようになっている（Ｓ３：ＮＧ）。
【００４８】
また、光量データが２５５の場合には、光量が２５５以上の全ての場合が含まれる。ＬＥＤは平均的な計測値が２５５より小さくなるように駆動されているため、光量データが２５５となる場合には著しく光量が大きいと考えられる。このため、この様なＬＥＤを含むマルチビーム作画装置では正しい描画画行われないと考えられる。従って、検出データに最大値である２５５が含まれる場合には、そのマルチビーム作画装置での描画を行うことは好ましくないと考えられるため、ＮＧと判定している（Ｓ３：ＮＧ）。
【００４９】
Ｓ３のチェックの結果、光量検出データに０もしくは２５５という値が含まれていた場合には、ＮＧと判定して、ＮＧ処理（Ｓ５）が実行され、光量補正処理を終了する。ＮＧ処理においては、検出データの値に応じたメッセージや問題のあるＬＥＤを特定するためのデータなどがプリンタやディスプレイに出力される。
【００５０】
検出データに０もしくは２５５が含まれていなかった場合には、Ｓ３でＮＧでは無いと判定され（Ｓ３：ＯＫ）、Ｓ７において各データからＬＥＤが点灯されていないときのＰＩＮフォトダイオードの検出値（すなわちＰＩＮフォトダイオードの暗電流に対応する値）を引く処理が行われる。
【００５１】
ここで、検出データをＬｎ（ｎは各ＬＥＤを表す：ｎ＝１〜２０４８）で表し、暗電流に対応する検出値をＬ０とすると、Ｌｎ＝Ｌｎ−Ｌ０を各ＬＥＤについて（ｎ＝１〜２０４８）計算する。これにより、暗電流の影響を取り除いた、ＬＥＤの発光量のみに基づくデータＬｎが得られる。なお、暗電流の影響を取り除いたＬｎの値が０以下の場合にもＬＥＤが正常に発光していないと考えられるため、Ｓ９にて各Ｌｎが０以下か否かを判定する。もしも、Ｌｎ≦０（ｎ＝１〜２０４８のいずれかにおいて）と判定された場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、Ｓ５のＮＧ処理が実行される。Ｌｎ＞０の場合には（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ１１へ処理が進められる。
【００５２】
本実施の形態においては、１０倍までの光量差を補正することができるようになっており、ＬＥＤの駆動時間により光量補正を行うようになっている。すなわち、Ｌｎの最小値Ｌminに対し、どのＬｎもＬminの１０倍以下であれば、最小光量のＬＥＤの駆動時間を１０とした場合に、最大光量のＬＥＤの駆動時間を（Ｌmin／Ｌｎ）×１０と設定することにより、全てのＬＥＤに対して光量差を補正することができる。
【００５３】
そこで、上記のようにして求められたＬｎ（ｎ＝１〜２０４８）から、まず最小値をＬminを求める（Ｓ１１）。次に、Ｌminと各データの値Ｌｎから、Ｌminに対応するＬＥＤの駆動時間を１０とした時の、各Ｌｎに対応するＬＥＤの駆動パルス長Ｐｎを次式、
Ｐｎ＝（Ｌmin／Ｌｎ）×１０
により求める（Ｓ１３）。ここで、ＬminはＬｎ以下であるから、Ｐｎ≦１０である（等号はＬｎ＝Ｌminの時）。上記の通り、補正可能な光量差は１〜１０倍までであるため、Ｓ１５において、Ｐｎ＜１か否かを判定する。
【００５４】
Ｐｎが１未満であれば（Ｓ１５：ＮＯ）、ＬｎがＬminの10倍を越えていることになり、ＬＥＤの駆動時間による光量補正はできないため、Ｓ１７のＮＧ処理を実行して所定のメッセージ等をディスプレイに出力し、処理を終了する。
【００５５】
Ｐｎが１以上であれば、補正可能であるため（１≦Ｐｎ≦１０となるため）、Ｐｎの値をデータとした光量補正ファイルを生成する（Ｓ１９）。こうして生成された光量補正ファイルは、イーサネットを介して再びマルチビーム作画装置１００に送信され、メモリに書き込まれる。
【００５６】
マルチビーム作画装置１００は、その後送られてくる作画データと、光量補正ファイルのデータＰｎに基づいて各ＬＥＤを駆動して、回路パターンを作画する。この時、Ｐｎに対応して、各ＬＥＤの駆動時間が制御される。ＰｎはＬminに対応するＬＥＤの駆動時間を１０とした場合のＬｎに対応するＬＥＤの駆動時間をであり、Ｐｎ（ｎ＝１〜２０４８）に対応して各ＬＥＤの駆動時間を制御することにより、感光フィルム３上に蓄積される光量をほぼ一定にすることができ、従って光量を補正することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、ＬＥＤの駆動時間は１０段階（単位時間の１倍〜１０倍まで）に段階的に制御可能となっているため、駆動時間は、単位時間×［Ｐｎ］として求めている。ここで括弧［］は計算値の整数部分を示すものとする。
【００５８】
上述の方法により光量補正を行った場合には、ＬＥＤの個体差による光量のばらつきに加えて光学系の特性による光量のばらつきも含んだ形で各ＬＥＤの光量が計測され補正値が演算される。すなわち、補正値は、ＬＥＤの個体差のみならず、光学系の特性など他の要因による光量のばらつきをも全て補正するような値として求められる。
【００５９】
図１２は第２実施例の光量補正処理を示すフローチャートである。
図１２のＳ１からＳ９までは図１１と同一の処理であるため、説明は省略する。
図１２のＳ２１では、補正データＬｎの中から最大値Ｌmaxを求める。そして、最大値Ｌmaxと各データの値Ｌｎとに基づいて、Ｌmaxに対応したＬＥＤの駆動時間を１とした場合のＬｎ（ｎ＝１〜２０４８）に対応したＬＥＤの駆動時間Ｒｎを、次式、
Ｒｎ＝Ｌmax／Ｌｎ
により求める（Ｓ２３）。ここでｎは各ＬＥＤに対応した値である（ｎ＝１〜２０４８）。ここで、Ｌmaxは常にＬｎ以上であるから、Ｒｎ≦１である（等号はＬｎ＝Ｌmaxの時）。前述の通り、本実施の形態のマルチビーム作画装置１００においては補正可能な光量差は１〜１０倍までであるため、Ｓ２５において、Ｒｎ＞１０か否かを判定する。
【００６０】
Ｒｎが１０より大きければ（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＬｎがＬmaxの1/10より小さいことからＬＥＤの駆動時間による光量補正はできないため、Ｓ２７のＮＧ処理を実行して所定のメッセージ等をディスプレイに出力し、処理を終了する。
【００６１】
Ｒｎが１０以下であれば、すなわち１≦Ｒｎ≦１０となるため、ＬＥＤの駆動時間を制御することにより光量補正可能であるため、Ｒｎの値をデータとした光量補正ファイルを生成する（Ｓ２９）。こうして生成された光量補正ファイルは、イーサネットを介してマルチビーム作画装置１００に送信され、メモリに書き込まれる。
【００６２】
マルチビーム作画装置１００は、その後送られてくる作画データと、光量補正ファイルのデータＲｎに基づいて各ＬＥＤを駆動して、回路パターンを作画する。この時、Ｒｎに基づいて、各ＬＥＤの駆動時間が制御される。ＲｎはＬmaxに対応したＬＥＤの駆動時間を１としたときのＬｎ（ｎ＝１〜２０４８）に対応したＬＥＤの駆動時間を示す値である。第１実施例の場合と同様、ＬＥＤの駆動時間は１０段階（単位時間の１倍〜１０倍まで）に段階的に制御可能となっているため、駆動時間は、単位時間×［Ｒｎ］として求めている。ここで括弧［］は計算値の整数部分を示すものとする。
【００６３】
第１実施例の場合と同様、上述の光量補正により、ＬＥＤの個体差による光量のばらつきに加えて光学系の特性による光量のばらつきも含んだ形で各ＬＥＤの光量が計測されるため、補正値は、ＬＥＤの個体差のみならず、光学系の特性など他の要因による光量のばらつきをも全て補正するような値として求められる。
【００６４】
以上説明した実施の形態においては、ＰＩＮフォトダイオードにより、光量を検出して光量データを求め、それに基づいて補正データを生成した。
テーブル２に、上記の光量補正部におけるＰＩＮフォトダイオードと同様の構成で、ＣＣＤ等の受光光量を積分可能な素子を取り付けることにより、補正された結果を評価することも可能である。この場合、テーブルや光源部の移動は、光量計測の場合と全く同じように行い、ＬＥＤの駆動のみ、上述のようにして演算された補正データに基づいて行う（ただし、ＬＥＤを駆動してその光量を積分する場合にも、光量計測の場合と同様ＬＥＤ１個づつについて行う）。
【００６５】
図１３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実施の形態における分解能である１０の場合について示している。
【００６６】
本実施の形態においては、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。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。
【００６７】
図１３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。
【００６８】
測定された光量が比較的大きく、前述のＰｎもしくはＲｎが６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６／１０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。
【００６９】
図１３の（ｆ）はＰｎあるいはＲｎが６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ＬＥＤの描画ドット（ｂ）の始点および終点と一致している。
【００７０】
ＰｎあるいはＲｎが比較的１０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、ＰｎあるいはＲｎ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（ＰｎあるいはＲｎの大小）に関わらず、１ドットの描画における始点および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。
【００７１】
上述のように、光量補正は上記のＰｎまたはＲｎ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、単に単位パルスの時間間隔を調整することにより、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。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、簡単な構成でありながら、正確に複数のＬＥＤ個々の光量を測定することができる。そして測定された光量に基づいて、各ＬＥＤに対応した補正量を演算により求めることが可能である。さらに、本発明にかかるマルチビーム作画装置によれば、決定された補正量に応じて正確に各ＬＥＤを露光制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態のマルチビーム作画装置１００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】  感光フィルムが載置されたテーブルの、光量検出部近傍を示す上面図である。
【図８】  感光フィルムが載置されたテーブルの、光量検出部近傍を示す、正面図である。
【図９】  感光フィルム上に結像されるアパーチャ像の、光量計測区分を示す図である。
【図１０】  マルチビーム作画システムのシステム構成を説明する図である。
【図１１】  第１実施例の光量補正処理を示すフローチャート。
【図１２】  第２実施例の光量補正処理を示すフローチャート。
【図１３】  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      作画装置本体ベース
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
２１    光量検出部
２１Ｂ  ＰＩＮフォトダイオード
１００    マルチビーム作画装置
２００    ワークステーション
【図１】
0003705512.tif 000002
【図２】
0003705512.tif 000003
【図３】
0003705512.tif 000004
【図４】
0003705512.tif 000005
【図５】
0003705512.tif 000006
【図６】
0003705512.tif 000007
【図７】
0003705512.tif 000008
【図８】
0003705512.tif 000009
【図９】
0003705512.tif 000010
【図１０】
0003705512.tif 000011
【図１１】
0003705512.tif 000012
【図１２】
0003705512.tif 000013
【図１３】
0003705512.tif 000014