(57)【要約】【課題】描画効率の向上と描画精度の維持とを両立できる光ビーム走査装置および光ビーム走査方法を提供する。【解決手段】テーブル移動機構２０をシャフトモータとすることにより、感光材１の移動速度の均一性を向上させる。これにより、複数の（例えば８本以上）平行な光ビームにより同時に描画を行っても、位置ずれさせることなく描画することができる。また、光ビームの経路に回動可能に備わるペチャンプリズムに対し感光材１の移動速度と描画長さに応じた姿勢を与え、かつ光ビームの出射タイミングを制御することにより、往路と復路との描画の位置ずれを生じさせることなく、往復描画が可能となる。【選択図】　　　　図１
2004020680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームによって対象物の被走査面を所定幅毎に走査可能な光源本体が、前記所定幅の幅方向に対応する第１方向に移動可能とされた光源部と、
前記第１方向とは異なる第２方向に前記対象物を往復移動させる移動手段と、を備え、
前記第２方向についての前記対象物の移動を行いつつ前記光ビームによって前記被走査面の所定幅分を走査してゆくとともに、前記第１方向へと前記光源本体を移動して次の所定幅分についての走査を行う光ビーム走査装置であって、
前記移動手段がリニアモータによって駆動されることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ビーム走査装置であって、
前記光源部が、
入射光を前記光ビームに変換するペチャンプリズムと、
前記ペチャンプリズムを、前記入射光の光軸を回動中心として前記光軸に垂直な面内で回動させて、前記ペチャンプリズムの姿勢を変更する回動手段とを備えることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光ビーム走査装置であって、
前記第２方向への前記対象物の移動速度に対応して、前記姿勢が定まることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ビーム走査装置であって、
前記光ビームの出射を制御する出射制御手段を備え、
前記出射制御手段が、前記第１方向において前記光ビームが前記被走査面へと入射する範囲を、前記第２方向に関する前記被走査面への前記光ビームの入射位置に応じてオフセット可能であることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ビーム走査装置であって、
前記光源部が、同一面内において平行な複数の光ビームを出射可能であり、
前記複数の光ビームの入射範囲の端部が前記第２方向に平行な線上に揃うように、前記入射する範囲がオフセットされることを特徴とする光ビーム走査装置。
【請求項６】
光ビームによって対象物の被走査面を所定幅毎に前記所定幅の幅方向に対応する第１方向に走査可能な光源本体を、前記第１方向とは異なる第２方向に前記対象物を往復移動させる移動工程を備え、
前記第２方向についての前記対象物の移動を行いつつ前記光ビームによって前記被走査面の所定幅分を走査してゆくとともに、前記第１方向へと前記光源本体を移動して次の所定幅分についての走査を行う光ビーム走査方法であって、
前記移動手段がリニアモータによって駆動されることを特徴とする光ビーム走査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の光ビーム走査方法であって、
前記光源部が入射光を前記光ビームに変換するペチャンプリズムを備え、
前記ペチャンプリズムを、前記入射光の光軸を回動中心として前記光軸に垂直な面内で回動させて、前記ペチャンプリズムの姿勢を変更する回動工程を備えることを特徴とする光ビーム走査方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光ビーム走査方法であって、
前記第２方向への前記対象物の移動速度に対応して、前記姿勢が定まることを特徴とする光ビーム走査方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光ビーム走査方法であって、
前記光ビームの出射を制御する出射制御工程を備え、
前記出射制御工程が、前記第１方向において光ビームが前記被走査面へと入射する範囲を、前記第２方向に関する前記被走査面への前記光ビームの入射位置に応じてオフセット可能であることを特徴とする光ビーム走査方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ビーム走査方法であって、
前記光源部が、同一面内において平行な複数の光ビームを出射可能であり、
前記複数の光ビームの入射範囲の端部が前記第２方向に平行な線上に揃うように、前記入射する範囲がオフセットされることを特徴とする光ビーム走査方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の光ビーム走査方法であって、
前記オフセットが、
前記ペチャンプリズムの回動中心を通過する光ビームの前記対象物の入射範囲の端部の位置と、前記ペチャンプリズムの回動中心から外れた位置を通過する光ビームの入射範囲の端部の位置とのずれ量に応じて定められることを特徴とする光ビーム走査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フィルムやガラス乾板などの被走査面上において光ビームを走査させる光ビーム走査装置および光ビーム走査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源部（露光ヘッド）から出射される光ビームによって被走査面上を走査することにより、被走査面上に所望の描画を施す方法としては、特開平５−１９９３７３号公報、特開平５−１９９３７４号公報、および特開平６−２３５９４４号公報などに開示されているように、光ビームを主走査方向に光偏向素子を用いて走査させながら、光源部を被走査面に対して副走査方向に相対的に移動させる方法がある。
【０００３】
このような方法を用いる光ビーム走査装置では、被走査面に対する光ビームの主走査方向への走査を、光源部の副走査方向への相対的移動に正確に合わせて行う必要がある。これを実現するため、そうした光ビーム走査装置では、被走査面の方を移動させつつ、光源部の被走査面に対する相対的な位置をレーザ測長器を用いて正確に測定し、この測定結果に基づいて、被走査面の移動に正確に合わせつつ光ビームを主走査方向に走査させる方法が用いられている。被走査面の移動には、例えば、ボールねじやタイミングベルトをモータを用いて駆動させるなどといった機械的手法が用いられている。
【０００４】
なお、レーザ測長器からの出力を正確かつ高速に得るための方法としては、例えば、特開平９−３１８８６９号公報に開示された技術がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような機械的手法により被走査面の駆動を行う場合、例えばボールネジであれば、送りムラやねじのピッチに起因する振動により、タイミングベルトであれば、立ち上がり時の振動により、移動速度（以下、「副走査速度」という。）に変動が生じてしまうという問題がある。この副走査速度の変動は、被走査面への描画精度に少なからず影響を与えてしまう。例えばそれは、走査位置のずれとして現れる。このずれが、描画精度の保証可能な範囲内であれば問題はないが、そのずれが大きい場合には、被走査面上に得られる描画結果がその描画精度の保証範囲外となってしまう。
【０００６】
こうした走査位置のずれを低減するための技術は、例えば特開２０００−３５４１４１号公報において開示されている。しかしながら、描画効率の向上を目的とする、複数の光ビームを平行に走査する多チャンネル描画に際しては、１つの光ビームだけを用いる場合よりも高い副走査速度を用いるために速度変動の影響を受けやすくなってしまい、上述の開示技術を用いたとしても、描画精度の維持との両立は困難である。
【０００７】
本発明は、これらの問題点に鑑み、描画効率の向上と描画精度の維持とを両立できる光ビーム走査装置および光ビーム走査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光ビームによって対象物の被走査面を所定幅毎に走査可能な光源本体が、前記所定幅の幅方向に対応する第１方向に移動可能とされた光源部と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記対象物を往復移動させる移動手段と、を備え、前記第２方向についての前記対象物の移動を行いつつ前記光ビームによって前記被走査面の所定幅分を走査してゆくとともに、前記第１方向へと前記光源本体を移動して次の所定幅分についての走査を行う光ビーム走査装置であって、前記移動手段がリニアモータによって駆動されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の光ビーム走査装置であって、前記光源部が、入射光を前記光ビームに変換するペチャンプリズムと、前記ペチャンプリズムを、前記入射光の光軸を回動中心として前記光軸に垂直な面内で回動させて、前記ペチャンプリズムの姿勢を変更する回動手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の光ビーム走査装置であって、前記第２方向への前記対象物の移動速度に対応して、前記姿勢が定まることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の光ビーム走査装置であって、前記光ビームの出射を制御する出射制御手段を備え、前記出射制御手段が、前記第１方向において前記光ビームが前記被走査面へと入射する範囲を、前記第２方向に関する前記被走査面への前記光ビームの入射位置に応じてオフセット可能であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の光ビーム走査装置であって、前記光源部が、同一面内において平行な複数の光ビームを出射可能であり、前記複数の光ビームの入射範囲の端部が前記第２方向に平行な線上に揃うように、前記入射する範囲がオフセットされることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、光ビームによって対象物の被走査面を所定幅毎に前記所定幅の幅方向に対応する第１方向に走査可能な光源本体を、前記第１方向とは異なる第２方向に前記対象物を往復移動させる移動工程を備え、前記第２方向についての前記対象物の移動を行いつつ前記光ビームによって前記被走査面の所定幅分を走査してゆくとともに、前記第１方向へと前記光源本体を移動して次の所定幅分についての走査を行う光ビーム走査方法であって、前記移動手段がリニアモータによって駆動されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項６に記載の光ビーム走査方法であって、前記光源部が入射光を前記光ビームに変換するペチャンプリズムを備え、前記ペチャンプリズムを、前記入射光の光軸を回動中心として前記光軸に垂直な面内で回動させて、前記ペチャンプリズムの姿勢を変更する回動工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の光ビーム走査方法であって、前記第２方向への前記対象物の移動速度に対応して、前記姿勢が定まることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項８に記載の光ビーム走査方法であって、前記光ビームの出射を制御する出射制御工程を備え、前記出射制御工程が、前記第１方向において光ビームが前記被走査面へと入射する範囲を、前記第２方向に関する前記被走査面への前記光ビームの入射位置に応じてオフセット可能であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項９に記載の光ビーム走査方法であって、前記光源部が、同一面内において平行な複数の光ビームを出射可能であり、前記複数の光ビームの入射範囲の端部が前記第２方向に平行な線上に揃うように、前記入射する範囲がオフセットされることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１の発明は、請求項９に記載の光ビーム走査方法であって、前記オフセットが、前記ペチャンプリズムの回動中心を通過する光ビームの前記対象物の入射範囲の端部の位置と、前記ペチャンプリズムの回動中心から外れた位置を通過する光ビームの入射範囲の端部の位置とのずれ量に応じて定められることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜装置の全体構成＞
図１はこの発明の実施の形態に係る光ビーム走査装置１００の外観を示す斜視図である。図２は光ビーム走査装置１００の主要動作について説明するための構成図である。
【００２０】
この光ビーム走査装置１００の機械的構成は、大別すれば基台１０、並びに、基台１０上に配置された感光材送り機構２０、描画機構３０、および、制御部４０（図２）とからなる。
【００２１】
感光材送り機構２０は、光ビームが照射される被走査面を有する感光材１を吸引固定する吸引テーブル２１と、吸引テーブル２１を支持する１対のスライドガイド２２と、吸引テーブル２１をスライドガイド２２に沿って（±Ｙ）方向に移動させるテーブル移動機構Ｍｙを有している。
【００２２】
描画機構３０は、基台１０上に配置されたスライドガイド３１と、スライドガイド３１上に配置されハウジング３２内に格納されている光源部３６（図２）と、ハウジング３２に付随して備わるハウジング３３に格納されている描画ヘッド３７（図２）と、モータ３４とボールねじ３５とからなるヘッド移動機構Ｍｘを有している。
【００２３】
以上により、描画ヘッド３７は、ヘッド移動機構Ｍｘにより（±Ｘ）方向に移動するようになっており、テーブル移動機構Ｍｙを備えた感光材送り機構２０によって、感光材１に対して相対的に（±Ｙ）方向に移動可能となっている。
【００２４】
制御部４０は、テーブル移動機構Ｍｙおよびヘッド移動機構Ｍｘの移動、光源からの光ビームの照射等、光ビーム走査装置１００の各種動作を制御するためのものであり、ＣＰＵ、メモリなどによりその機能が実現される。上記動作のうち、テーブル移動機構Ｍｙとヘッド移動機構Ｍｘの移動とは、モータコントローラ４１により制御がなされる。
【００２５】
テーブル移動機構Ｍｙは、丸棒状のシャフト２３と、吸引テーブル２１の裏面に固定されたスライダ２４と、エンコーダ２５とを備えている。図３は、テーブル移動機構Ｍｙの構造を説明するための図である。テーブル移動機構Ｍｙはいわゆるリニアモータの原理を利用したシャフトモータである。図３に示すように、シャフト２３の内部には、永久磁石２６が、Ｎ極（２６Ｎ）とＳ極（２６Ｓ）とがその長手方向の表面に交互に並ぶように配置されている。一方、スライダ２４の内部には円筒形のコイル２７が備わっている。モータコントローラ４１からエンコーダ２５を介して駆動指示が与えられると、永久磁石２６とコイル２７との間に反発力が生じるように、コイル２７へと通電がなされる。これにより、スライダ２４はシャフト２３と非接触状態を保ったまま、±Ｙ方向へと自在に移動することができるようになる。
【００２６】
すなわち、本実施の形態に係る光ビーム走査装置１００においては、ボールネジやタイミングベルトを利用した従来の光ビーム装置と異なり、テーブル移動機構Ｍｙを非接触にて駆動することから、所定速度への到達時間の短縮と、移動速度の均一性の向上とが実現されている。
【００２７】
図４は、前者のもたらす効果について模式的に示す図である。図４に示すように、シャフトモータ駆動である本実施の形態の場合、描画可能な移動速度ｖへと到達するまでの到達時間Ｔ１、一の単位描画領域（後述）の描画が終了し駆動停止に至るまでの到達時間Ｔ３とは、いずれもベルト駆動による従来の場合のそれぞれの到達時間ｔ１およびｔ３に比べ短縮されるので、描画実行時間Ｔ２が従来の場合の描画実行時間ｔ２と同じであったとしても、少なくとも
ΔＴ＝（Ｔ１＋Ｔ３）−（ｔ１＋ｔ３）　　（式１）
の分だけは、単位描画領域に係る描画時間が短縮されることとなる。
【００２８】
また、図５は、テーブル移動機構Ｍｙ移動速度の均一性について示す図である。すなわち、従来のテーブル移動機構においては、設定された移動速度ｖにたいし、曲線Ｃ１に示すような速度変動を有していたが、本実施の形態のテーブル移動機構Ｍｙにおいては、曲線Ｃ２に示すように、ほぼ一定に移動速度ｖを維持することが実現される。また、従来のテーブル移動機構においては、速度変動を一回の描画動作の度に吸収し、描画精度の悪化を拡散させない目的で、一回の描画動作の後に、調整時間（図１６における時間τ６）を長く設け、これにより多少の速度変動があっても、一定のタイミングで描画の開始を可能としていたが、本実施の形態に係るテーブル移動機構Ｍｙにおいては、この移動速度の均一性の向上により、調整時間が大幅に低減されている。これにより、全体の描画時間の短縮が実現している。
【００２９】
＜描画動作の概略＞
次に、本実施の形態に係る光ビーム走査装置１００の描画動作について概説する。図６は、描画ヘッド３７が被走査面を有する感光材１に光ビームＬＢを出射する様子を模式的に示す図である。図７は、光ビームＬＢの経路を概略的に示す図である。図８は、主走査方向における光ビーム走査の方法を説明するための図である。
【００３０】
図６に示すように、描画ヘッド３７からは光ビームＬＢが主走査方向であるＸ方向（第１方向）に（−Ｘから＋Ｘへ向けて）走査されながら出射されており、これと同時に感光材１は感光材送り機構２０によりＹ方向（第２方向）に（＋Ｙから−Ｙへ向けて）移動される。本実施の形態において光ビームＬＢは、これにより、感光材１上の描画領域２には、多数のＸ方向に平行な出力線Ｌｄが、副走査方向であるＹ方向に順次描画されていくこととなる。
【００３１】
ただし、厳密には、描画ヘッド３７は、光ビームＬＢを装置に対してＸ方向から一定の角度を有する方向に走査している。これは、テーブル移動機構Ｍｙによって一定速度で移動する感光材１の被走査面に対して、Ｘ方向に平行な出力線Ｌｄを描画するためである。これについては後述することとし、以下の、描画動作の説明においては、感光材１が静止しているものとして説明する。
【００３２】
また、本実施の形態においては、図７および図８に示すように、光源である一のレーザ発振器５１から出射された光ビームＬＢをビーム調整部５２において８本の光ビームＬＢ１〜ＬＢ８に分解し、これらを同時に照射する。ビーム調整部５２は、アナログ光変調素子（ＡＯＭ）５５と、ビームスプリッタ５６と、ディジタルＡＯＭ５７と、光偏向素子（ＡＯＤ）５８とを備えている。
【００３３】
アナログＡＯＭ５５は、光ビームＬＢの光量を感光材１の感度に応じた最適な値に設定するための素子として用いられている。従って、アナログＡＯＭ５５に印加される所定の制御電圧は、一度設定されたならば、光ビームＬＢの走査中に変更されることはない。アナログＡＯＭ５５の作用により、レーザ発振器５１から入射した光ビームＬＢは常に所定の光量に減衰される。
【００３４】
ビームスプリッタ５６は、光ビームＬＢを光学的に８本のビームＬＢ１〜ＬＢ８に分解するためのものである。
【００３５】
ディジタルＡＯＭ５７は、回折光の強度が超音波の強度に依存することに基づき、ディジタル変調により光の有無を制御しようとする素子である。従って、ディジタルＡＯＭ５７は、制御部４０から与えられる制御信号ＶＤに応じてＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返す。図７においては図示していないが、本実施の形態においては、８本の光ビームＬＢ１〜ＬＢ８のそれぞれに対応して、ディジタルＡＯＭ５７が個別に備わっている。ディジタルＡＯＭ５７の作用により、ディジタルＡＯＭ５７のＯＮ動作時に入射した光ビームＬＢ（ＬＢ１〜ＬＢ８）のみが、ＡＯＤ５８へと入射する。
【００３６】
ＡＯＤ５８は、制御部４０から与えられる２つの制御信号ＶＴ、ＶＭにより制御される。その制御信号ＶＴは、光ビームＬＢの偏向角を制御する信号であり、この制御信号ＶＴにより、感光材１における光ビームＬＢの描画範囲が制御される。この制御信号ＶＴとしては、例えば、鋸波の様な周波数が連続的に且つ周期的に変化する信号が用いられる。もう一つの制御信号ＶＭは、光ビームＬＢの光量を制御する信号であり、この制御信号ＶＭにより、各描画点に於ける光量が制御される。本実施の形態においては、８本の光ビームＬＢ１〜ＬＢ８のそれぞれに対応して、ディジタルＡＯＭ５７が個別に備わっている。
【００３７】
ビーム調整部５２から出射された８本の光ビームＬＢ１〜ＬＢ８は、スキャンレンズ５３で互いに平行とされた後、ミラー５４、ペチャンユニット６１に収められたペチャンプリズムＰＺ、ミラー６２、および対物レンズ６３を経て感光材１へと照射される。
【００３８】
以上より、主走査方向である±Ｘ方向への走査は、ＡＯＤ５８に対し与えられる制御信号ＶＴに応じて定まる偏向角の範囲で、８本の光ビームＬＢ１〜ＬＢ８によって、同時かつ平行に行われることとなる。
【００３９】
＜往復描画と光ビーム走査方向＞
本実施の形態においては、図２ないしは図６に示すように、描画領域２をＹ方向に伸びる複数の単位描画領域２ａ、２ｂ、２ｃ・・・に分割し、描画領域２に対して描画ヘッド３７が相対的に±Ｙ方向のいずれかに移動するたびごとに、１つの単位描画領域への描画を行う。例えば、描画ヘッド３７が相対的にプラスＹ方向へと移動しつつ、ある単位描画領域への描画が完了すると、描画ヘッド３７はヘッド移動機構Ｍｘの作用によって単位描画領域のＸ方向の幅だけこのＸ方向に移動し、その結果としてＸ方向に隣接する単位描画領域に移動する。そして引き続き、描画ヘッド３７はマイナスＹ方向へと移動しつつ、当該単位描画領域への描画を行う。この動作を繰り返し、全ての単位描画領域への描画を施すことにより感光材１への描画が完了することとなる。
【００４０】
そして、このような移動を行いつつＸ方向に平行な出力線Ｌｄを描画するためには、描画ヘッド３７による光ビームＬＢの走査方向は、往路、復路のそれぞれにおいて、テーブル移動機構Ｍｙの移動速度と出力線の線幅で定まる所定の方向をとることとなる。具体的には、光ビームＬＢの走査により出力線Ｌｄを一回描画し終わる、すなわち、本実施の形態であれば８本の出力線を描画し終わるタイミングと、次の走査開始位置へと移るタイミングとが一致するように、光ビームＬＢの走査方向は定められる。
【００４１】
図９は、これを説明するための図である。図９（ａ）は、テーブル移動機構Ｍｙにより吸引テーブル、および感光材１がプラスＹ方向へと移動する場合を示している。描画ヘッド３７による光ビームＬＢの走査方向ベクトルであるベクトルＶＨ１は、感光材１の、つまりは吸引テーブル２１の移動速度ベクトルＶｙ１と、ベクトルＶＨ１との相対速度ベクトルが、出力線を示すベクトルをベクトルＬｄと一致するように、与えられることとなる。
【００４２】
図９（ｂ）は、吸引テーブル、および感光材１がマイナスＹ方向へと移動する場合を示しているが、この場合も同様に、光ビームＬＢの走査方向ベクトルであるベクトルＶＨ２は、感光材１の移動速度ベクトルＶｙ２と、ベクトルＶＨ２との相対速度ベクトルが、出力線を示すベクトルをベクトルＬｄと一致するように与えられる。
【００４３】
すなわち、いずれの場合も、走査方向ベクトルは、移動速度ベクトルに依存して定められることとなる。
【００４４】
＜光ビーム照射方向の変換＞
図９において、ベクトルＶＨ１とベクトルＶＨ２とは、互いにＸ軸に対して対称なベクトルである。すなわち、描画方向が±Ｙ方向の間で反転する度に、光ビームＬＢの走査方向をＸ軸に対して対称に反転させる必要がある。本実施の形態においては、ペチャンプリズムＰＺを回動させることによって光ビームＬＢの向きを適宜変換することにより、これを実現する。以下に、これを説明する。
【００４５】
図１０は、ペチャンプリズムＰＺの外観斜視図である。図１０に示すように、ペチャンプリズムＰＺは２つのプリズムを組み合わせてなるプリズムであり、側面Ｐ３が等脚台形の形状をなしている。互いに平行な光ビームＬＢ１〜ＬＢ８が、対称軸（回動対称軸）ＡＸ方向から側面Ｐ３に平行な面内を進行して上面Ｐ１に入射した場合、光ビームＬＢ１〜ＬＢ８は、やはり側面Ｐ３に平行な面内にて対称軸ＡＸ方向に進行するように下面Ｐ２から出射される。図１１は、対称軸ＡＸ上を進む光ビームＬＢが上面Ｐ１入射した場合に、ペチャンプリズムＰＺ内の光ビームＬＢの通過経路を示す図である。
【００４６】
本実施の形態において、ペチャンプリズムＰＺは、ペチャンユニット６１に収められている。図１２は、ペチャンユニット６１の外観斜視図である。図１３は、ペチャンユニット６１の動作を説明するための図である。ペチャンユニット６１において、ペチャンプリズムＰＺは、嵌合部６４に上面Ｐ１を上にしてはめ込まれる。嵌合部６４は、回動自在な回動部６６上に保持固定されている。また、嵌合部６４の下部から回動部６６の向きには貫通孔６５が設けられており、上面Ｐ１方向から入射し下面Ｐ２から出射する光ビームＬＢは、この貫通孔６５を通過して下方へと進む。また、嵌合部６４にはその側面に変位部材６７が螺設されている。変位部材６７は、嵌合部６４に螺設されている回動端６７ａと、ペチャンユニット６１の底面に螺設されている固定端６７ｂと、両者の間の柱状部６７ｃとからなるＩ字形状をなす部材である。回動端６７ａと柱状部６７ｃとの間、および固定端６７ｂと柱状部６７ｃとの間はそれぞれ、括れ形状を有する狭窄部６７ｄ、６７ｅとなっている。柱状部６７ｃは、互いに対向配置されたアクチュエータ６８と支持部材６９とに挟まれた状態で、かつ、アクチュエータ６８が柱状部６７ｃを圧接した状態で固定されている。アクチュエータ６８は、例えばピエゾ素子からなっている。
【００４７】
図１３に示すように、アクチュエータ６８の伸縮に従い、柱状部６７ｃには力Ｆが作用する。これに従い、変位部材６７は、柱状部６７ｃは矢印ＡＲ１に示すように、力Ｆと略平行に変位しようとする。しかしながら、変位部材６７の一端は固定端６７ｂであるので、狭窄部６７ｅにおいてはその変位は拘束される。一方、嵌合部６４と螺設されている回動端６７ａは拘束を受けないので、結果として、嵌合部６４は、回動部６６ともども矢印ＡＲ２に示すように回動することとなる。よって、制御部４０が、アクチュエータ６８の伸縮を制御することにより、ペチャンプリズムＰＺを所望の角度範囲で回動させることができる。
【００４８】
次に、このように回動されたペチャンプリズムＰＺに対する光ビームＬＢの入射の方向と、出射の方向との関係について説明する。図１４および図１５は、これを説明するための図であり、前者がペチャンプリズムＰＺの外観斜視図、後者が上面図である。図１４および図１５におけるペチャンプリズムＰＺは、上述のようなアクチュエータ６８の作用によって、側面Ｐ３がＸ軸と平行な姿勢ＰＺ０（図１５）から、対称軸ＡＸを中心にＹ軸に対し角度θだけ変位した姿勢ＰＺ１（図１５）をとっているものとする。このペチャンプリズムＰＺに対し、対称軸ＡＸ上を進む光ビームＬＢ１１と、これと平行な光ビームＬＢ１２とが、それぞれ所定の偏向角の範囲で偏向されつつ、かつ、ペチャンプリズムＰＺの上面Ｐ１において、実線ＬＢ１１ａにて示す光ビームＬＢ１１の入射範囲すなわち走査の軌跡と、破線ＬＢ１２ａにて示す光ビームＬＢ１２の入射範囲とが、Ｘ軸方向を向くように入射している。このとき、実線ＬＢ１１ａと、側面Ｐ３とのなす角もやはりθである。
【００４９】
このように入射した光ビームＬＢ１１は、図１１のような経路をたどって、下面Ｐ２から出射されるが、このときの出射範囲は実線ＬＢ１１ｂのようになる。すなわち、対称軸ＡＸを中心に実線ＬＢ１１ａをさらに角度２θだけ回転させた位置を出射範囲として光ビームＬＢ１１は出射されることとなる。また、光ビームＬＢ１２の出射範囲は破線ＬＢ１２ｂのようになる。破線ＬＢ１２ｂは、実線ＬＢ１１ｂと平行かつ長さが等しいことから、光ビームＬＢ１２は、破線ＬＢ１２ａと角度２θをなす方向を出射範囲として、光ビームＬＢ１１と平行を保ちつつ、出射されることとなる。
【００５０】
このように、ペチャンプリズムＰＺの姿勢を調整することにより、光源部から出射される光ビームＬＢの向きを一定にしたままで、感光材１に照射される光ビームＬＢの向きを調整することができる。
【００５１】
ペチャンプリズムＰＺに対し、姿勢ＰＺ１とＹ軸について対称な姿勢を与えた場合は、光ビームの入射と出射の関係もやはりＹ軸について対称な位置関係をとることから、ペチャンプリズムＰＺを回動させて、Ｙ軸方向に対して±θの角度を与えることで、光ビームの走査方向をＸ軸方向に対して±２θの角度をなす方向に設定することができることとなる。これが、図９におけるベクトルＬｄとベクトルＶＨ１あるいはベクトルＶＨ２とのなす角度に相当する。一の光源から出射される光ビームの本数が多いほど、一度に描画できるラインの本数も多くなり、これに応じて移動速度も大きくする必要があるが、ペチャンプリズムＰＺの姿勢を図９の関係を満たすように定めることで、移動速度の設定に応じた最適な光ビームの走査を実現することができる。
【００５２】
＜走査範囲のオフセット＞
上述したようにペチャンプリズムＰＺを回動させることで、走査方向ベクトルとして与えられる方向へ光ビームＬＢを走査しつつ、感光材１へと描画することが可能となる。本実施の形態のように、複数の平行な光ビームＬＢを用いる場合であっても、図１４および図１５に示すように、その平行を維持したまま走査方向を変換させることができる。ここで、図１５に示すように、対称軸ＡＸ上を進んでペチャンプリズムＰＺに入射する光ビームＬＢ（図１５においては光ビームＬＢ１１）の入射範囲と出射範囲との関係は、ＸＹ面内においては対称軸ＡＸを中心とする回転移動の関係（回転中心位置Ｃ１）にあるが、対称軸ＡＸからずれた位置に入射する光ビームＬＢ（図１５においては光ビームＬＢ１２）の入射範囲と出射範囲とは、対称軸ＡＸからずれた位置Ｃ２を中心とする回転移動の関係に相当する。
【００５３】
複数の光ビームＬＢで同時に描画を行うためには、全ての光ビームＬＢの描画開始位置と描画終了位置とが、Ｙ軸方向に揃っている必要があるが、それぞれの光ビームＬＢの入射範囲と出射範囲とは、それぞれに異なる位置を回転中心とする回転移動の関係を有することになるので、感光材１における走査範囲に相当する出射範囲の両端位置は、Ｙ軸方向には揃っていない。よって、描画開始位置と描画終了位置とをオフセットさせて、Ｙ軸方向に揃える必要がある。図１５の場合を例にこれを説明する。
【００５４】
図１５において、光ビームＬＢ１１の出射範囲は実線ＬＢ１１ｂで、光ビームＬＢ１２の出射範囲は破線ＬＢ１２ｂで示されている。上述したように、光ビームＬＢ１１の描画開始位置、あるいは描画終了位置に相当する位置Ｓ１および位置Ｅ１を通るＹ軸方向の直線上に、光ビームＬＢ１２の出射範囲の両端が来る必要があるが、オフセットを与えない状態では、出射範囲の両端は位置Ｓ２および位置Ｅ２にある。これを、光ビームＬＢ１２の入射範囲の中心に相当する位置Ｃ３を中心とする範囲を出射範囲とするように、オフセットさせる。いま、光ビームＬＢ１２の入射範囲の両端をそれぞれ位置Ｓ３および位置Ｅ３とし、位置Ｓ１と位置Ｓ３とのＸ軸方向の座標差をΔＸ１、Ｙ軸方向の座標差をΔＹ１、位置Ｅ１と位置Ｅ３とのＸ軸方向の座標差をΔＸ２、Ｙ軸方向の座標差をΔＹ２とすると、与えるべきＸ軸方向のオフセット量ΔＸおよびＹ軸方向のオフセット量ΔＹは、それぞれ、
ΔＸ＝±｜（ΔＸ２−ΔＸ１）／２｜　　（式２）
ΔＹ＝±｜（ΔＹ２−ΔＹ１）／２｜　　（式３）
により与えられる。ここで、複号の正負は、ペチャンプリズムＰＺの姿勢と、光ビームＬＢの入射位置とにより定まる。例えば光ビームＬＢ１２の場合であれば、ΔＸは正、ΔＹは負となる。これらのオフセット量を位置Ｓ２および位置Ｅ２の座標に加えた位置が、オフセットされた光ビームＬＢの出射範囲、すなわち、感光材１における実際の描画範囲となる。ペチャンプリズムＰＺが姿勢ＰＺ０をとる場合における光ビームの入射範囲と、姿勢ＰＺ１をとる場合における光ビームの出射範囲はそれぞれ、ＡＯＤ５８の偏向角とペチャンプリズムＰＺを回動させる角度θにより定まるので、複数の光ビームＬＢのそれぞれについて、式２および式３から、オフセット量を得ることができる。
【００５５】
次に、これらのオフセットを行うための、光ビームＬＢの出射タイミングの調整について説明する。
【００５６】
Ｙ軸方向のオフセットは、感光材１、つまりは吸引テーブル２１の移動速度と、式２から与えられるオフセット量とに基づいて、ディジタルＡＯＭ５７において制御信号ＶＤによりなされるＯＮ／ＯＦＦ動作のタイミングを調整して、感光材１の移動に対し光ビームＬＢの出射タイミングをずらすことにより実現する。
【００５７】
一方、Ｘ軸方向のオフセットは、１回の走査時における光ビームＬＢの出射位置をずらすことにより実現する。具体的には、１回の走査時においてＡＯＤ５８から出射する光ビームＬＢの出射タイミングを、式２で定まるオフセット量に応じて調整する。図１６は、ＡＯＤ５８からの光ビームＬＢの出射についてのタイミングチャートである。
【００５８】
図１６（ａ）は、ＡＯＤ５８に与えられる制御信号ＶＴを示している。制御信号ＶＴは、周期Δτ１を有する鋸波型の信号である。ＡＯＤ５８による光ビームＬＢの走査は、図１６（ｂ）に示すように、時刻τ１のタイミングで開始されるが、実際には、ＡＯＤ５８に対し印加される電圧の安定性を確保するため、時間Δτ３だけ遅れてＡＯＤが動作可能な状態となる。そしてその後、時間Δτ２の間、制御信号ＶＴに与えられる線形な変化に応じて、ＡＯＤ５８の偏向角が連続的に変化することとなる。そして、所定の描画領域に対応する偏向角をとる間だけ、ディジタルＡＯＭ５７の制御信号ＶＭがＯＮの状態となり、光ビームＬＢが出射される。図１６においては、時刻τ１から時間Δτ４だけ遅れた時刻τ２が光ビームＬＢの出射開始時刻に相当する。光ビームＬＢのＸ軸方向のオフセットは、上述の時間Δτ４を調整することにより可能となる。なお、実際には、ＯＮの制御信号ＶＭが発せられてから、光ビームＬＢが出射されるまでの間に、さらに時間Δτ５だけ遅延が生じ、時刻τ３に光ビームＬＢが出射されることとなるので、オフセットは、この時間Δτ５も加味して行われる。
【００５９】
このように光ビームの出射位置に適切なオフセットを与えることで、ビームの位置ずれを生じさせることなく、複数の平行な光ビームにより、平行かつ等しい長さの描画範囲を有する往復描画を実現できる。また、ペチャンプリズムの姿勢を精密に調整せずとも、所望のオフセットを得ることができるので、調整工数を削減することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項１１の発明によれば、移動手段が所定の速度に到達する時間が短縮できるので、走査の効率を高めることができる。また、移動手段の速度の均一性が向上するので、走査位置のずれを低減でき、かつ、走査の効率を高めることができる。
【００６１】
また、請求項２ないし請求項５、および請求項７ないし請求項１１の発明によれば、光源部から発生する光の向きを一定にしたままで、対象物に照射される光ビームの向きを調整することができる。
【００６２】
また、請求項３ないし請求項５、および請求項８ないし請求項１１の発明によれば、対象物に照射される光ビームの走査方向を、対象物の移動速度に応じて定めることができるので、移動速度の設定に応じて、最適な光ビームの走査が実現される。
【００６３】
また、請求項４、請求項５、および請求項９ないし請求項１１の発明によれば、光ビームの対象物への照射範囲を、所望する位置へとずらすことができる。
【００６４】
また、請求項５、請求項１０、および請求項１１の発明によれば、複数の平行な光ビームの場合にも、対象物上において、平行かつ等しい長さの照射範囲を有する走査を行うことができる。
【００６５】
また、請求項１１の発明によれば、ペチャンプリズムの精密な姿勢の調整を要することなく光ビームをオフセットすることができるので、調整工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ビーム走査装置１００の外観を示す斜視図である。
【図２】光ビーム走査装置１００の主要動作について説明するための構成図である。
【図３】テーブル移動機構Ｍｙの構造を説明するための図である。
【図４】シャフトモータ駆動における所定速度への到達時間を比較する図である。
【図５】テーブル移動機構Ｍｙ移動速度の均一性について示す図である。
【図６】描画ヘッド３７が被走査面を有する感光材１に光ビームＬＢを出射する様子を模式的に示す図である。
【図７】光ビームＬＢの経路を概略的に示す図である。
【図８】主走査方向における光ビーム走査の方法を説明するための図である。
【図９】光ビームＬＢの走査方向を定まり方について説明する図である。
【図１０】ペチャンプリズムＰＺの外観斜視図である。
【図１１】対称軸ＡＸ上を進む光ビームＬＢが上面Ｐ１入射した場合に、ペチャンプリズムＰＺ内の光ビームＬＢの通過経路を示す図である。
【図１２】ペチャンユニット６１の外観斜視図である。
【図１３】ペチャンユニット６１の動作を説明するための図である。
【図１４】回動されたペチャンプリズムＰＺに対する光ビームＬＢの入射の方向と、出射の方向との関係について説明するためのペチャンプリズムＰＺの外観斜視図である。
【図１５】回動されたペチャンプリズムＰＺに対する光ビームＬＢの入射の方向と、出射の方向との関係について説明するためのペチャンプリズムＰＺの上面図である。
【図１６】ＡＯＤ５８からの光ビームＬＢの出射のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１　感光材
２　描画領域
２ａ、２ｂ、２ｃ　単位描画領域
２１　吸引テーブル
２３　シャフト
２６　永久磁石
２７　コイル
３６　光源部
３７　描画ヘッド
４０　制御部
５１　レーザ発振器
５３　スキャンレンズ
６１　ペチャンユニット
６４　嵌合部
６５　貫通孔
６６　回動部
６７　変位部材
６７ａ　回動端
６７ｂ　固定端
６７ｃ　柱状部
６７ｄ、６７ｅ　狭窄部
６８　アクチュエータ
１００　光ビーム走査装置
Ｍｘ　ヘッド移動機構
Ｍｙ　テーブル移動機構
ＰＺ　ペチャンプリズム
Ｘ　描画ヘッドの移動方向（第１方向）
Ｙ　感光材の移動方向（第２方向）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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