La présente invention a pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif pour impressionner à l'aide d'un faisceau lumineux une couche photosensible en vue de réaliser un tracé permettant notamment de réaliser, à partir d'une épure, sur cette couche photosensible, un négatif aux dimensions exactes d'un circuit imprimé.
Généralement, pour réaliser une telle reproduction, on reproduit à l'aide d'une optique sur la couche photosensible l'image d'un diaphragme ou d'un masque éclairé par une source lumineuse. Puis en provoquant un déplacement relatif entre cette image du diaphragme et la couche photosensible on crée une trace impressionnée dans cette couche qui peut ensuite être développée.
La largeur de cette trace correspond à la dimension principale du diaphragme mesurée dans une direction perpendiculaire au déplacement relatif. Par contre la dimension principale de ce diaphragme mesurée dans la direction du déplacement relatif n'a qu'un effet pratiquement linéaire sur le temps d'exposition.
Bien entendu il faut tenir compte de la loi de réciprocité bien connue qui veut que pour obtenir un noircissement désiré il faut que le produit du temps d'exposition par l'intensité lumineuse ou éclairement reste constant pour une émulsion photographique donnée.
Si l'on s'arrange pour que les dimensions principales de tous les diaphragmes utilisés mesurées dans la direction du déplacement relatif entre ce diaphragme et la couche photosensible soient égales, le principe de réciprocité énoncé ci-dessus peut s'exprimer ainsi:
Pour obtenir un noircissement désiré dans une émulsion photographique donnée il faut que le quotient de l'éclairement par la vitesse relative de déplacement soit constant.
Dans les dispositifs connus à l'heure actuelle, cette loi de réciprocité est réalisée en ce qu'on adapte ou règle l'intensité lumineuse à la vitesse de déplacement relative existante.
Ceci est actuellement réalisé de deux façons différentes:
a) On pilote la tension d'alimentation de la lampe à incandescence illuminant le diaphragme par la vitesse de déplacement.
Plus la vitesse de déplacement est grande, plus la tension d'alimentation est élevée.
b) La lampe est toujours alimentée à sa tension nominale, mais la quantité de lumière frappant la couche sensible est réduite en fonction de la vitesse de déplacement, par des moyens connus tels qu'un filtre dont le facteur d'absorption varie de façon continue. Plus la vitesse de déplacement est grande, moins la portion de filtre utilisée absorbera de lumière.
Ces deux procédés connus présentent de graves inconvénients.
En effet, dans le premier cas a) précité, l'éclairement frappant la couche photosensible n'est pas proportionnel à la tension d'alimentation de la source lumineuse notamment pour les raisons suivantes:
- La résistance électrique du filament de la lampe varie avec la température de fonctionnement, température qui varie en fonction de la tension d'alimentation.
- Le spectre de la lumière émise par la lampe se modifie en fonction de sa température de fonctionnement.
- L'émission lumineuse de la lampe est modifiée par des fluctuations de la tension d'alimentation de la lampe et donc de celles du réseau de distribution.
- Le vieillissement de la lampe provoque une diminution de la lumière émise par des caractéristiques d'alimentation constantes.
- L'inertie du filament ne permet pas tin réglage rapide de la quantité de lumière émise.
Dans le second cas b) précité il faut compter avec les difficultés suivantes:
- Il y a toujours une perte de luminosité dépendant du matériau utilisé comme filtre.
- Du fait de l'inertie mécanique du filtre, celui-ci ne peut être déplacé aussi vite qu'il serait souhaitable pour obtenir un réglage adéquat.
- Le réglage de l'intensité lumineuse en fonction de la vitesse de déplacement ne peut se faire avec la précision voulue qu'avec l'aide du dispositif de contrôle externe.
Le procédé, objet de la présente invention, pour impressionner à à l'aide d'un faisceau lumineux une couche photosensible tend à obvier aux inconvénients précités. Selon ce procédé on crée à l'aide d'une source lumineuse et d'une optique l'image d'un diaphragme sur une couche photosensible. Ce procédé se distingue par le fait qu'on commande la vitesse du déplacement relatif de cette image par rapport à la couche photosensible en fonction de l'éclairement de la source lumineuse.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte une source lumineuse éclairant au travers d'une optique un diaphragme dont l'image est projetée sur une couche photosensible, ainsi que des moyens pour provoquer un déplacement relatif de cette image par rapport à cette couche photosensible, comprenant au moins un moteur d'entraînement, caractérisé par le fait qu'il comporte une cellule photo-électrique éclairée par la source lumineuse et pilotant la vitesse de rotation du moteur d'entraînement et donc la vitesse du déplacement de l'image par rapport à la couche photosensible.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple deux formes d'exécution du dispositif selon l'invention.
La fig. 1 illustre une première forme d'exécution du dispositif.
La fig. 2 illustre une seconde forme d'exécution du dispositif.
La fig. 3 illustre une forme préférée de diaphragme.
Selon le présent procédé, et contrairement aux procédés existants décrits ci-devant, on considère comme grandeur d'entrée l'intensité lumineuse émise par la source lumineuse, respectivement reçue par la couche photosensible et commande en fonction de cette intensité lumineuse la vitesse du déplacement relatif entre le faisceau lumineux, respectivement l'image du diaphragme et la couche photosensible.
De ce fait il est possible d'éliminer complètement les facteurs gênants suivants:
- Les influences des non-linéarités entre les paramètres élec
triques de fonctionnement de la lampe et son émission
lumineuse.
- Les fluctuations de la tension d'alimentation de la lampe.
o ¯ La baisse de luminosité due au vieillissement de la lampe.
- Le décalage du spectre d'émission de la lampe.
- L'inertie de la lampe.
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comporte dans une première forme d'exécution illustrée à la fig. 1, une source lumineuse 1 par exemple constituée par une lampe à incandescence ou une lampe halogène éclairant au travers d'une optique une couche photosensible 2.
Cette optique comporte dans le cas illustré une première lentille 3 transformant le faisceau lumineux émis par la lampe 1 en un faisceau de rayons parallèles qui est renvoyé par un miroir 4 sur une seconde lentille 5 focalisant le faisceau lumineux sur un obturateur 6. Le faisceau lumineux est ensuite focalisé par deux lentilles 7, 8 sur un diaphragme 9 puis focalisé à l'aide de la lentille 10 sur la couche photosensible 2 où se forme l'image du diaphragme 9.
Le dispositif comporte encore une cellule photo-électrique 1 1 éclairée par la source lumineuse 1 au travers d'un filtre 12 ne laissant passer que la fraction spectrale sur la cellule photo-électrique 11 égale à la fraction spectrale de la sensibilité de la couche photosensible 2.
Le signal électrique émis par la cellule photo-électrique 11 pilote la fréquence d'un oscillateur 13 commandant le moteur d'entraînement 14 qui dans cette réalisation est un moteur pas à pas. Ce moteur 14 provoque le déplacement relatif entre l'image du diaphragme 9 et la couche photosensible, par exemple par l'entraînement en rotation d'un tambour sur la surface périphérique duquel la couche photosensible 2 est fixée.
On commence et termine toujours le traçage d'une ligne à une même vitesse minimum. Ceci est obtenu par la sous-alimentation à une valeur définie de la lampe 1.
Si l'on trace des lignes courtes la lampe 1 reste sous-alimentée à sa valeur définie, l'opération de traçage s'effectue de ce fait à la vitesse minimum correspondant à l'intensité de la lampe 1 sousalimentée, la longueur de ces distances courtes étant définie de telle sorte que l'opérateur ne soit pas retardé dans la poursuite de son travail. A titre d'exemple on considère que ces lignes courtes doivent pouvoir être réalisées en l'espace de quelques secondes.
Pour le traçage de lignes plus longues, par contre, dès le commencement du traçage on augmente la puissance photométrique de la lampe I selon une fonction. La vitesse pilotée par la cellule photo-électrique 12 augmente analogiquement à la puissance photométrique de la lampe 1. On termine le traçage d'une manière inverse pour atteindre à nouveau la vitesse minimum. La fonction d'augmentation respectivement de décroissance de la puissance photométrique de la lampe 1 est définie de manière que le servomécanisme de réglage de la vitesse de déplacement puisse suivre.
La seconde forme d'exécution du dispositif illustrée à la fig. 2 comporte une partie optique 1 à 12 identique à celle de la première forme d'exécution et ne sera pas redécrite ici. Dans cette seconde forme d'exécution le déplacement relatif entre l'image du diaphragme 9 et la couche photosensible est commandé par deux moteurs 14a et 14b provoquant chacun un déplacement suivant une coordonnée. Avec cette disposition il est donc possible de déplacer dans un plan ou une surface de révolution l'image du diaphragme 9 sur la couche photosensible 2.
Pour ce faire il faut que la vitesse résultant des vitesses commandées par les moteurs 14a et 14b suivant les deux coordonnées soit proportionnelle à l'éclairement de la lampe 1. Ainsi avant d'alimenter l'oscillateur 13, le signal délivré par la cellule photoélectrique est mis en forme en 15.
Dans l'exemple illustré, le dispositif est conçu pour tracer des lignes suivant les deux axes de coordonnées ainsi qu'à 45 par rapport à ces axes. Ainsi lorsqu'on trace une ligne parallèle à l'axe d'une coordonnée, le signal de la cellule photo-électrique 11 est délivré sans modification à l'oscillateur qui alimente alors le moteur 14a. Pour tracer une ligne parallèle à l'autre coordonnée, le signal de la cellule photo-électrique est transmis directement à l'oscillateur qui alimente alors l'autre moteur 14b.
Pour tracer une ligne à 45 , le signal de la cellule photo-électrique est divisé par > /2 en 15 avant de piloter l'oscillateur 13 qui cette fois alimente simultanément les deux moteurs 14a et 14b. De cette façon la vitesse résultante sera proportionnelle au signal émis par la cellule photo-électrique et donc à l'intensité lumineuse de la lampe 1. L'un des moteurs 14a entraîne le tambour portant la couche photosensible 2 en rotation, tandis que l'autre 14b entraîne la tête d'impression, donc le faisceau lumineux et l'image du diaphragme, dans un déplacement linéaire suivant une génératrice de ce tambour.
Il est évident que le diaphragme 9 peut présenter une ouverture de forme et de dimension variables. Lorsque l'on trace des lignes suivant deux directions perpendiculaires seulement, l'ouver- ture du diaphragme peut être carrée par exemple.
Toutefois lorsqu'on désire tracer des lignes suivant différentes directions, il est avantageux d'utiliser un diaphragme présentant une ouverture circulaire. Une telle forme circulaire ne permet cependant pas une illumination égale du centre et des bords du trait que l'on trace, ce qui est un inconvénient. La moitié supérieure a de la fig. 3 illustre un diaphragme circulaire et en a' les répartitions lumineuses qu'il provoque.
Pour remédier à cet inconvénient on utilise un diaphragme dont l'ouverture est annulaire b et qui donne une répartition lumineuse beaucoup plus favorable b'.
The subject of the present invention is a method and a device for impressing a photosensitive layer with the aid of a light beam with a view to making a plot making it possible in particular to produce, from a sketch, on this photosensitive layer, a negative with the exact dimensions of a printed circuit.
Generally, in order to achieve such reproduction, the image of a diaphragm or a mask illuminated by a light source is reproduced using an optic on the photosensitive layer. Then by causing a relative displacement between this image of the diaphragm and the photosensitive layer, an impressed trace is created in this layer which can then be developed.
The width of this trace corresponds to the principal dimension of the diaphragm measured in a direction perpendicular to the relative displacement. On the other hand, the main dimension of this diaphragm measured in the direction of the relative displacement has only a practically linear effect on the exposure time.
Of course, account must be taken of the well-known law of reciprocity which requires that in order to obtain a desired blackening, the product of the exposure time by the light intensity or illumination must remain constant for a given photographic emulsion.
If one arranges so that the principal dimensions of all the diaphragms used measured in the direction of the relative displacement between this diaphragm and the photosensitive layer are equal, the principle of reciprocity stated above can be expressed as follows:
To obtain a desired darkening in a given photographic emulsion, the quotient of the illumination by the relative speed of movement must be constant.
In the devices known at the present time, this law of reciprocity is achieved by adapting or adjusting the light intensity to the existing relative displacement speed.
This is currently done in two different ways:
a) The supply voltage of the incandescent lamp illuminating the diaphragm is controlled by the displacement speed.
The higher the travel speed, the higher the supply voltage.
b) The lamp is always supplied at its nominal voltage, but the quantity of light striking the sensitive layer is reduced according to the speed of movement, by known means such as a filter whose absorption factor varies continuously . The greater the travel speed, the less light the portion of the filter used will absorb.
These two known methods have serious drawbacks.
In fact, in the first case a) above, the illumination striking the photosensitive layer is not proportional to the supply voltage of the light source, in particular for the following reasons:
- The electrical resistance of the lamp filament varies with the operating temperature, which temperature varies according to the supply voltage.
- The spectrum of the light emitted by the lamp changes according to its operating temperature.
- The light emission of the lamp is modified by fluctuations in the supply voltage of the lamp and therefore of those of the distribution network.
- The aging of the lamp causes a decrease in the light emitted by constant power characteristics.
- The inertia of the filament does not allow rapid adjustment of the quantity of light emitted.
In the second case b) above, the following difficulties must be taken into account:
- There is always a loss of luminosity depending on the material used as the filter.
- Due to the mechanical inertia of the filter, it cannot be moved as quickly as would be desirable to obtain adequate adjustment.
- The adjustment of the light intensity according to the speed of movement can only be done with the required precision with the help of the external control device.
The method, object of the present invention, for impressing a photosensitive layer using a light beam tends to obviate the aforementioned drawbacks. According to this process, the image of a diaphragm on a photosensitive layer is created using a light source and an optic. This method is distinguished by the fact that the speed of the relative displacement of this image relative to the photosensitive layer is controlled as a function of the illumination of the light source.
The device for implementing this method comprises a light source illuminating, through an optic, a diaphragm whose image is projected onto a photosensitive layer, as well as means for causing a relative displacement of this image with respect to this photosensitive layer, comprising at least one drive motor, characterized in that it comprises a photoelectric cell illuminated by the light source and controlling the speed of rotation of the drive motor and therefore the speed of movement of the image relative to the photosensitive layer.
The appended drawing illustrates schematically and by way of example two embodiments of the device according to the invention.
Fig. 1 illustrates a first embodiment of the device.
Fig. 2 illustrates a second embodiment of the device.
Fig. 3 illustrates a preferred form of diaphragm.
According to the present method, and unlike the existing methods described above, the light intensity emitted by the light source, respectively received by the photosensitive layer, is considered as the input quantity and controls the speed of movement as a function of this light intensity. relative between the light beam, respectively the image of the diaphragm and the photosensitive layer.
As a result it is possible to completely eliminate the following disturbing factors:
- The influences of non-linearities between the electrical parameters
operation of the lamp and its emission
bright.
- Fluctuations in the supply voltage of the lamp.
o ¯ The decrease in brightness due to the aging of the lamp.
- The shift in the emission spectrum of the lamp.
- The inertia of the lamp.
The device for implementing the method comprises, in a first embodiment illustrated in FIG. 1, a light source 1 for example constituted by an incandescent lamp or a halogen lamp illuminating through an optic a photosensitive layer 2.
This optic comprises in the illustrated case a first lens 3 transforming the light beam emitted by the lamp 1 into a beam of parallel rays which is reflected by a mirror 4 on a second lens 5 focusing the light beam on a shutter 6. The light beam is then focused by two lenses 7, 8 on a diaphragm 9 and then focused using the lens 10 on the photosensitive layer 2 where the image of the diaphragm 9 is formed.
The device also comprises a photoelectric cell 11 illuminated by the light source 1 through a filter 12 allowing only the spectral fraction to pass on the photoelectric cell 11 equal to the spectral fraction of the sensitivity of the photosensitive layer 2.
The electrical signal emitted by the photoelectric cell 11 controls the frequency of an oscillator 13 controlling the drive motor 14 which in this embodiment is a stepping motor. This motor 14 causes the relative displacement between the image of the diaphragm 9 and the photosensitive layer, for example by driving a drum in rotation on the peripheral surface of which the photosensitive layer 2 is fixed.
We always start and end tracing a line at the same minimum speed. This is achieved by underpowering at a defined value of lamp 1.
If we draw short lines, the lamp 1 remains underpowered at its defined value, the tracing operation is therefore carried out at the minimum speed corresponding to the intensity of the underpowered lamp 1, the length of these short distances being defined so that the operator is not delayed in the continuation of his work. By way of example it is considered that these short lines must be able to be produced in the space of a few seconds.
For the tracing of longer lines, on the other hand, from the start of the tracing, the photometric power of the lamp I is increased according to a function. The speed controlled by the photoelectric cell 12 increases analogously to the photometric power of the lamp 1. The tracing is terminated in a reverse manner to again reach the minimum speed. The function of increasing respectively decreasing the photometric power of the lamp 1 is defined so that the servomechanism for adjusting the displacement speed can follow.
The second embodiment of the device illustrated in FIG. 2 comprises an optical part 1 to 12 identical to that of the first embodiment and will not be redescribed here. In this second embodiment, the relative displacement between the image of the diaphragm 9 and the photosensitive layer is controlled by two motors 14a and 14b each causing a displacement along a coordinate. With this arrangement, it is therefore possible to move in a plane or a surface of revolution the image of the diaphragm 9 on the photosensitive layer 2.
To do this, the speed resulting from the speeds controlled by the motors 14a and 14b according to the two coordinates must be proportional to the illumination of the lamp 1. Thus, before supplying the oscillator 13, the signal delivered by the photoelectric cell is formatted as 15.
In the example illustrated, the device is designed to draw lines along the two coordinate axes as well as at 45 with respect to these axes. Thus, when a line is drawn parallel to the axis of a coordinate, the signal from the photoelectric cell 11 is delivered without modification to the oscillator which then powers the motor 14a. To draw a line parallel to the other coordinate, the signal from the photoelectric cell is transmitted directly to the oscillator which then powers the other motor 14b.
To draw a line at 45, the signal from the photoelectric cell is divided by> / 2 in 15 before driving the oscillator 13 which this time simultaneously supplies the two motors 14a and 14b. In this way the resulting speed will be proportional to the signal emitted by the photoelectric cell and therefore to the light intensity of the lamp 1. One of the motors 14a drives the drum carrying the photosensitive layer 2 in rotation, while the other 14b drives the print head, therefore the light beam and the image of the diaphragm, in a linear movement along a generatrix of this drum.
It is obvious that the diaphragm 9 can have an opening of variable shape and size. When drawing lines in two perpendicular directions only, the aperture of the diaphragm may be square, for example.
However, when it is desired to draw lines in different directions, it is advantageous to use a diaphragm having a circular opening. However, such a circular shape does not allow equal illumination of the center and of the edges of the line being drawn, which is a drawback. The upper half a of fig. 3 illustrates a circular diaphragm and has' the light distributions that it causes.
To remedy this drawback, a diaphragm is used, the opening of which is annular b and which gives a much more favorable light distribution b '.