(57)【要約】【課題】  描画品質および組み立ての作業能率を向上させることができるレーザ直接描画方法およびレーザ直接描画装置を提供すること。【解決手段】  予めＬＤ１（レーザダイオード）から出射されるレーザビーム５の光軸の副走査方向の位置をそれぞれの設計上の光軸の副走査方向の位置に合わせると共に、各光軸の設計上の光軸に対する主走査方向のずれ量ΔＬｘを求め、求めた各ずれ量ΔＬｘを走査時間に換算した各レーザビームの補正時間Δｔとして記憶しておく。描画時、設計データに基づいて指定される各レーザビーム５の照射時刻（各ＬＤ１をＯＮする時刻）に補正時間Δｔを加算して各ＬＤ１の照射時刻とする。【選択図】図１
2009128499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸方向に配置した複数の光源から出力される複数のレーザビームを設計データに基づいて被描画体に照射することにより前記被描画体上に所望のパターンを描画するレーザ直接描画方法において、
予め前記複数の光源から出力される各レーザビームの光軸の副走査方向の位置を当該設計上の光軸の副走査方向の位置に合わせると共に、前記各光軸の設計上の光軸に対する主走査方向のずれ量を求め、求めた各ずれ量を走査時間に換算した各レーザビームの補正時間として記憶しておき、
前記設計データに基づいて指定される前記各レーザビームの照射時刻をそれぞれの前記補正時間ずらせることにより前記主走査方向の前記ずれ量を０にすることを特徴とするレーザ直接描画方法。
【請求項２】
複数のレーザビームの光軸をそれぞれ楔ガラスにより補正し、光軸の設計値に対するずれがそれぞれ予め定める範囲内に補正された前記複数のレーザビームをポリゴンミラーにより主走査方向へ偏向させながら被描画体を副走査方向へ移動させると共に前記レーザビームを設計データに基づいて変調させることにより前記被描画体上に所望のパターンを描画するレーザ直描装置において、
予め前記各レーザビームの光軸の副走査方向の位置を当該設計上の光軸の副走査方向の位置に合わせると共に、前記各光軸の設計上の光軸に対する主走査方向のずれ量を求め、求めた各ずれ量を走査時間に換算した各レーザビームの補正時間として記憶する記憶装置と、
前記設計データに基づいて指定される前記各レーザビームの照射時刻にそれぞれの前記補正時間を加算して実際の照射時刻とする制御手段と、を設け、
前記各レーザビームの照射時刻をずらせることにより前記主走査方向の前記ずれ量を０にすることを特徴とするレーザ直接描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被描画体に対してレーザビームを照射することにより被描画体上に所望のパターンを描画するレーザ直接描画装置(ＬＤＩ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｍａｚｉｎｇ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ直接描画装置は回路パターン設計時の設計データ（ＣＡＤデータ）をベクタデータヘフォーマット変換し、輪郭線と画素単位の各々の交点からレーザビームのＯＮ／ＯＦＦ画素を求めて描画用のラスターデータに変換し、求めたラスターデータに基づいてレーザビームを照射することにより被描画体上に所望のパターンを描画する。
【０００３】
以下、複数のレーザダイオード（以下、「ＬＤ」という。）を光源とするレーザビームを用いて描画する従来のレーザ直接描画装置について説明する。
【０００４】
図２は従来のレーザ直接描画装置の斜視図、図３は光源系の概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は縮小されたレーザビームの拡大図である。
【０００５】
図３（ｂ）に示すように、光源である複数個のＬＤ１はアレイ状に配置されている。図示の場合、図の上下方向（行方向）には間隔Ｐｙで１０行、図の左右方向（列方向）には間隔Ｐｘで１４列が配置されている。また、上下方向の各ＬＤ１は互いにＰｘ／１０だけずらせて配置されている。各ＬＤ１から出射されたレーザビーム５はコリメートレンズ２を透過後、図示を省略するレンズにより縮小され、プリズム３により行方向の間隔がＰｙ／１０に縮小されたレーザビーム束４になる。レーザビーム束４は、コーナーミラー５ａ、５ｂで反射された後、結像レンズ６により縮小され、コーナーミラー５ｃを経てポリゴンミラー７に入射し、ポリゴンミラー７の回転により偏向および走査されてｆθレンズ８に入射する。ポリゴンミラー７による走査方向が主走査方向（図のＸ方向）である。そして、ｆθレンズ８を透過したレーザビーム束４は、折り返しミラー９で下方へ向けられ、シリンドリカルレンズ１０を透過して被描画体１１上のＤＦＲまたはフォトレジスト等の感光体上へ入射し、感光体を描画する（露光させる）。このとき、被描画体１１を搭載したテーブル１２はリニアガイド１３およびリニアモータ１４により副走査方向（図のＹ方向）に等速移動される。（特許文献１）
図４は、スタートセンサの配置を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図２においてＹ方向から見た図である。また、図５は描画開始時刻の説明図であり、上段はクロックパルスを、中段はレーザビームのＯＮ／ＯＦＦ動作を、下段は描画開始時刻（描画開始位置）を示している。
【０００６】
図４に示すように、図２におけるシリンドリカルレンズ１０の左側の下方には反射ミラー３１とスタートセンサ３２とが配置されている。そして、図５に示すように、レーザビーム５のＯＮ／ＯＦＦは、所定のクロックパルスに従って行なわれ、スタートセンサ３２が反射ミラー３１で反射されたレーザビーム５を検知後、所定時間後（固定ディレイ。ここでは、距離１０ｍｍ）に描画を開始する。
【０００７】
ところで、ＬＤ１は金属製の保持ケースに収納されているので、ＬＤ１を位置決めする場合は保持ケースの外周で位置決めする。しかし、出射されるレーザビーム５の光軸と保持ケースの軸心とが一致していない場合が多く、レーザビーム５の光軸を精度良く位置決めすることはできない。このため、実際のレーザビーム５の光軸は設計上の光軸の位置に対してＸ，Ｙ方向にずれていたり、傾いている場合がある。レーザビーム５の光軸が設計上の光軸に対してずれていたり傾いていると、正確な描画を行うことができない。そこで、特許文献１では光軸移動装置を用いてＬＤ１から出射されるレーザビーム５の光軸を設計上の光軸に合わせている。なお、レーザビーム５の光軸を設計上の光軸に合わせる位置はテーブル１２の表面上である。
【０００８】
図６は光軸移動装置の断面図である。
【０００９】
光軸移動装置３０は外形が円形の２枚の楔ガラス３４と楔ガラス３４を収納する円筒状のケース３３とから構成されている。そして、以下に示す（１）〜（４）の手順によりレーザビーム５の光軸を設計上の光軸に近づける。なお、楔ガラス３４として楔角度θが異なる複数の種類を準備しておく。
【００１０】
（１）任意のＬＤ１（以下、この選択したＬＤ１を「ＬＤｓ」という。）をオンし、ＬＤｓから出射されるレーザビーム５の光軸の設計上の光軸に対する２軸方向（Ｘ、Ｙ方向）のずれをそれぞれ測定する。
【００１１】
（２）得られたずれの大きさに応じて最適の楔角度θの楔ガラス３４を収納した光軸移動装置３０を選択する。
【００１２】
（３）選択した光軸移動装置３０をＬＤｓと同軸のコリメートレンズ２の出射側に配置する。
【００１３】
（４）ＬＤｓをオンさせてレーザビーム５の光軸の設計上の光軸Ｏに対する２軸方向（Ｘ、Ｙ軸方向）のずれを測定し、光軸移動装置３０をその軸線の回りに回転させることによりレーザビーム５の光軸を移動させ、レーザビーム５の光軸が設計上の光軸から予め定める範囲内に入った位置で光軸移動装置３０を回転方向及び光軸方向に固定する。なお、レーザビーム５の光軸が設計上の光軸から予め定める範囲から外れる場合は、楔角度θが異なる他の楔ガラスを収納した光軸移動装置３０に代え、上記（３）〜（４）の動作を繰り返す。そして、上記（１）〜（４）の手順を総てのＬＤ１に対して実施する。  
図７は光軸移動装置３０に入射するレーザビーム５の光軸Ｏｉｎと光軸移動装置３０から出射するレーザビーム５の光軸Ｏｏｕｔの位置を示す図である。光軸移動装置３０を用いる場合、レーザビーム５の光軸Ｏｏｕｔは楔角度θに対応した半径ｒｎの円周上を移動するので、上記（１）〜（４）の手順により、同図（ａ）、（ｂ）の何れの場合も、光軸Ｏｏｕｔは設計上の光軸Ｏから予め定める範囲（図中の点線で示す範囲）内に位置決めされる。
【特許文献１】特開２００５−３１６３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
近年、さらなる描画品質の向上が要求されている。しかし、特許文献１の技術では、各レーザビームの光軸の設計上の光軸に対するずれの許容値を小さくすればするほど調整に時間が掛かるため、描画品質を向上させることが困難であった。また、組み立ての作業能率を向上させることができなかった。
【００１５】
本発明の目的は、上記課題を解決し、描画品質および組み立ての作業能率を向上させることができるレーザ直接描画方法およびレーザ直接描画装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、２軸方向に配置した複数の光源から出力される複数のレーザビームを設計データに基づいて被描画体に照射することにより前記被描画体上に所望のパターンを描画するレーザ直接描画方法において、予め前記複数の光源から出力される各レーザビームの光軸の副走査方向の位置を当該設計上の光軸の副走査方向の位置に合わせると共に、前記各光軸の設計上の光軸に対する主走査方向のずれ量を求め、求めた各ずれ量を走査時間に換算した各レーザビームの補正時間として記憶しておき、前記設計データに基づいて指定される前記各レーザビームの照射時刻をそれぞれの前記補正時間ずらせることにより前記主走査方向の前記ずれ量を０にすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第２の手段は、複数のレーザビームの光軸をそれぞれ楔ガラスにより補正し、光軸の設計値に対するずれがそれぞれ予め定める範囲内に補正された前記複数のレーザビームをポリゴンミラーにより主走査方向へ偏向させながら被描画体を副走査方向へ移動させると共に前記レーザビームを設計データに基づいて変調させることにより前記被描画体上に所望のパターンを描画するレーザ直描装置において、予め前記各レーザビームの光軸の副走査方向の位置を当該設計上の光軸の副走査方向の位置に合わせると共に、前記各光軸の設計上の光軸に対する主走査方向のずれ量を求め、求めた各ずれ量を走査時間に換算した各レーザビームの補正時間として記憶する記憶装置と、前記設計データに基づいて指定される前記各レーザビームの照射時刻にそれぞれの前記補正時間を加算して実際の照射時刻とする制御手段と、を設け、前記各レーザビームの照射時刻をずらせることにより前記主走査方向の前記ずれ量を０にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
各レーザビームの光軸を実質的に設計上の光軸の位置に位置決めできるので、描画品質および組み立ての作業能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について説明する。
【００２０】
図１は本発明において被描画体に入射するレーザビームの光軸の位置を設計上の光軸の中心座標と共に示す図であり、実際のレーザビームは光軸に代えて外形で示してある。
【００２１】
始めに、光軸移動装置によるレーザビーム５の位置決め手順について説明する。なお、光軸移動装置は従来のものと同じである。また、レーザビーム５の光軸を設計上の光軸に合わせる位置はテーブル１２の表面上である。
【００２２】
（Ａ）ＬＤｓをオンし、ＬＤｓから出射されるレーザビーム５の光軸の設計上の光軸に対する２軸方向（Ｘ、Ｙ方向）のずれをそれぞれ測定する。
【００２３】
（Ｂ）得られたずれの大きさに応じて最適の楔角度θの楔ガラス３４を収納した光軸移動装置３０を選択する。
【００２４】
（Ｃ）選択した光軸移動装置３０をＬＤｓと同軸のコリメートレンズ２の出射側に配置する。
【００２５】
（Ｄ）ＬＤｓをオンさせ、図２に示すように、光軸移動装置３０をその軸線の回りに回転させて、レーザビーム５の光軸のｙ座標値を設計上の光軸Ｏのｙ座標値（ターゲットライン）に合わせる。
【００２６】
（Ｅ）レーザビーム５の光軸の設計上の光軸Ｏからの距離ΔＬｘを求める。このとき、レーザビーム５の光軸が設計上の光軸Ｏよりも左側にあるときは距離ΔＬｘの符号をプラスとし、右側にあるときは距離ΔＬｘの符号をマイナスとする。
【００２７】
（Ｆ）距離ΔＬｘを補正時間Δｔに換算し、その結果を当該ＬＤｓの位置と共に記憶装置に記憶させる。なお、距離ΔＬｘを補正時間Δｔに換算する方法については後述する。
【００２８】
上記（Ａ）〜（Ｆ）の手順を総てのＬＤ１に対して実施する。  
（Ａ）〜（Ｆ）の手順を総てのＬＤ１に対して行った時のレーザビーム５の光軸Ｏｏｕｔの位置は図１に示すものとなる。なお、同図では、光軸Ｏｏｕｔの位置に代えて縮小されたレーザビーム５の外形で示してある。
【００２９】
次に、４０００ｄｐｉで描画する場合を例にとり、距離ΔＬｘを補正時間Δｔに換算する方法について具体的に説明する。なお、ポリゴンミラーの反射面数は１０面であり、６０００ｒｐｍで回転させるとする。また、光学系により、レーザビーム５は被描画体１１上において直径が６．３５μｍになるように調整されている。
【００３０】
４０００ｄｐｉで描画する場合、描画間隔（描画グリッド間隔）は６．３５μｍ（２５．４÷４０００×１０００）である。そして、ポリゴンミラーが６．３５μｍ回転するのに要する時間ｔは、ｆθレンズの焦点距離  をＦ（ここでは、Ｆ＝３００ｍｍ）、ωをポリゴンミラーの角速度とすると、式１で表される。
【００３１】
ｔ＝６．３５μ／２Ｆω  ・・・（式１）
式１にω＝２００π〔ｒａｄ／ｓ〕、Ｆ＝３００を代入すると、ｔ＝１６．８５ｎｓとなる。すなわち、１画素間を走査する所要時間は１６．８５ｎｓになる。
【００３２】
次に、補正時間Δｔについて説明する。
【００３３】
例えば、図１に示すＬＤ１ｉの場合、ΔＬｘがスキャン方向（進行方向）に−２μｍずれている（設計上の光軸に対して２μｍ右方）ので、Δｔ＝−１６．８５×２／６．３５＝−５．３ｎｓを補正時間Δｔとして図示を省略する記憶装置に記憶させる。
【００３４】
また、図１に示すＬＤ１ｉ＋２の場合、ΔＬｘがスキャン方向（進行方向）にΔＬｘ＝２μｍだけ進行方向にずれているので、△ｔ＝５．３ｎｓを補正時間Δｔとして図示を省略する記憶装置に記憶させる。
【００３５】
描画時、図示を省略する制御装置は、設計データに基づいて指定される各ＬＤ１のＯＮ時刻にそれぞれの補正時間Δｔを加えて、各ＬＤ１をＯＮする。すなわち、例えば図１におけるＬＤ１ｉの場合は、指定された照射時刻にΔｔ＝−５．３ｎｓを加えて（この場合は減算して）照射時刻を早め、図１におけるＬＤ１ｉ＋１の場合は、指定された照射時刻にΔｔ＝５．３ｎｓを加えて照射時刻を遅らせる。
【００３６】
このようにすると、主走査方向と副走査方向のいずれにおいてもレーザビームの位置が設計上の光軸の位置に実質的に一致するので、精度に優れる描画を行うことができる。なお、ＬＤをＯＮ／ＯＦＦした時の立ち上がり時間及び立下り時間は±１ｎｓ以内であるので、実用上影響を受けることはない。
【００３７】
なお、レーザビームの照射時刻を補正すること以外の動作は従来の場合と同じであるので、重複する説明を省略する。
【００３８】
本発明に依れば、レーザビームをＹ方向にだけ位置決めすればよいので、光軸の位置決め作業が容易になり、組み立て作業性が向上する。また、レーザビームの光軸移動装置３０を構成する楔ガラスの種類を減らすこともできる。
【００３９】
なお、ポリゴンミラーの回転数を変更する場合は、すでに求めたΔＬｘから補正時間Δｔを容易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明において被描画体に入射するレーザビームの光軸の位置を設計上の光軸の中心座標と共に示す図である。
【図２】従来のレーザ直接描画装置の斜視図である。
【図３】従来の光源系の概略図である
【図４】スタートセンサの配置を示す図である。
【図５】描画開始時刻の説明図である。
【図６】光軸移動装置の断面図である。
【図７】光軸移動装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＬＤ（レーザダイオード）
５  レーザビーム
ΔＬｘ  レーザビームの光軸の設計上の光軸に対する主走査方向のずれ量
Δｔ  補正時間
【図１】
2009128499.tif 000003
【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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