JPH0254937B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えばPWB（プリント配線基板）
の配線パターンを描くために使用されるラスター
プロツターや製版用精密露光機などのように、与
えられたドツトパターンデータにしたがつて露光
ビームをON／OFF制御しつつ主・副走査を行な
つて、所望のパターンを感光材料上に焼付ける露
光記録を行なうときの露光ビームの制御方法に関
する。

（従来の技術とその問題点） 例えば、第１２図に示すPWB配線パターンを
感光材料に焼付ける場合、自動製図機を用いたい
わゆるベクトル描画方式では、ランド→配線部分
→ランドのパターン通りに露光ヘツドをＸ，Ｙ方
向に移動させつつランドパターンは所定形状のス
リツトを通してフラツシユ露光し、配線部パター
ンは所定形状のスリツトを通して連続露光する
か、または、ランドのパターンだけをあらかじめ
所定形状のスリツトを通して全部フラツシユ露光
し、その後各ランド間の配線部パターンを所定形
状のスリツトを通して連続露光することによつて
所望のパターンを形成していた。なおこれらパタ
ーンの形成の仕方の違いは、自動製図機に入力す
るデータの違いによるものである。この方式によ
れば、パターンは境界部分において凹凸なく滑ら
かに焼付けることができるが、焼付けに非常に時
間がかかる。

そこで、例えばラスタープロツターを用いたい
わゆるラスタースキヤン方式と呼ばれる平面走査
あるいは円筒走査方式が開発されているが、この
方式は高速処理が可能である反面、主走査方向と
交差するパターン境界線が滑らかに焼付けできな
いという欠点がある。一般にラスタープロツタな
どの走査露光用の光源はガウス分布に近い光強度
分布を持つた微小スポツトの点減制御方式がとら
れており、このため主走査方向のパターンの境界
線は凹凸なく引くことができるが、その反面主走
査方向と交差するパターンの境界線は、露光ビー
ムによる焼付けスポツトが微小円形のため、第１
３図に示すように焼付けスポツト半径より少し少
さいくぼみが露光ビームの１ラインピツチごとに
多数発生するのである。露光ビームのピントがシ
ヤープで、感光材料のγ（ガンマ）特性が硬調で
あればほぼ第１３図のように露光される。（第８
図、第１０図、第１１図も同様である。）PWB用
のパターンでは、特に縦線と横線の線幅の正確さ
と滑らかさが同時に要求されているため、第１３
図のような境界線部分の凹凸は許容し難いものと
なる。

（発明の目的） それゆえに、この発明の目的は、ラスタースキ
ヤン方式の露光記録において、主走査方向と交差
するパターン境界線を滑らかに焼付けることがで
きる露光ビームの制御方法を提供することであ
る。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するため、この発明による露光
ビーム制御方法では、主走査方向と交差するパタ
ーン境界線の傾き角を検出し、検出した傾き角に
応じて少なくとも境界部分において露光ビームに
よる焼付けスポツト径を増大させるようにしてい
る。

（実施例） 以下の説明はPWBのパターンを焼付ける場合
について説明するが、もちろん入力信号を画像信
号とすることにより製版用精密露光機にも適用す
ることができる。

この発明では、第１１図ａに示すように、主走
査方向と交差するパターン境界部分において露光
ビームによる焼付けスポツト径を増大させ、比較
的滑らかな境界線を得るようにしている。このと
き、主走査方向と交差するパターンの境界線の滑
らかさと同時に細いパターンを高密度で焼付けら
れるようにするため、好ましくは第１１図ｂに示
すように、主走査方向のパターンの左右両端以外
の焼付けスポツトについてのみ、スポツト径の制
御を行なう。第１１図ａ，ｂの左右両端以外のス
ポツトは上端および下端においてスポツト径を増
大させているが、その中間はスポツト径を増大さ
せても、増大させなくてもよい。

第１図は、この発明による露光ビーム制御方法
の一実施例を適用した円筒型ラスタープロツター
の回路構成を示すブロツク図である。計算機１と
接続された図示しない磁気記憶装置には、例えば
第１２図のどの座標とどの座標とをどのような経
路で結べというデータ（複数のグクトルデータ）
が記憶されており、計算機１はこのデータを取り
込んで公知の方法でラスターデータ（第ｎ番目の
ラスター（走査線）のどのタイミングはONか
OFFかというデータ）に変換し、これを走査順
に出力する。

ラインメモリ２は４ライン（走査線）分の容量
を有しており、計算器１から出力されるラスター
データは、メモリアドレス制御部３の制御の下
で、１ラインずつ順次ラインメモリM₁〜M₄に循
環して書き込まれていく。

メモリアドレス制御部３は、図示しないたとえ
ば円筒型のラスタープロツタの回転ドラムに取付
けられたロータリエンコーダ４から第２図１，２
のスタートパルス（１パルス／回転）およびエン
コーダクロツク２を受け、これに基づいて３〜６
に示すような続出し／書込み制御信号（ハ
イで書込み指示、ローで読出し指示）および第７
図８のメモリアドレス制御信号を作成して、各ラ
インメモリM₁〜M₄に与える。第３図は、２−４
デコーダを用いた上記読出し／書込み制御信号
Ｒ／Ｗを作成するための回路構成の一例を示して
いる。

第２図３〜６のタイミングより明らかなよう
に、ラインメモリM₁〜M₄のうちいずれか１つの
ラインメモリが１ライン分のデータを書込み中
は、他の３つのラインメモリは読出し状態とな
る。データの読出しおよび書込みは、第２図２の
エンコーダクロツク信号に同期して行なわれる。

シフトレジスタ５は４個のシリアルレジスタを
含み、各シリアルレジスタはラインメモリM₁〜
M₄と１対１に接続されて、対応するラインメモ
リから読み出されるデータを３画素分だけ順次一
時記憶する。このようにして、シフトレジスタ５
には、３×３画素領域のデータが順番に一時記憶
されることになる。

パターン判別回路６は、上記３×３画素領域に
おけるデータに基づいて、主走査方向と交差する
露光パターン境界線が特定の傾き角を有している
かどうかを判別する。３×３画素領域において判
別可能な傾き角は第４図に示す10通り存在する
が、さらに多くの角度を検出したい場合は、判別
する画素数を多くして任意のｍ×ｎ（ｍ，ｎ＞３）
領域にまで拡張する必要がある。しかしながら、
例えばPWB用パターンの境界線の傾き角は何種
類かに定まつており、それ程多くの角度を検出す
る必要はない。また、検出すべき傾き角に応じ
て、判別するための画素数を増減してもよい。

第４図おいて、太線で示した３×３の中心画素
がこれから出力しようとしている画素であり、こ
の画素を出力するにあたつて、検出した傾き角に
応じて、露光ビームによる焼付けスポツト径およ
びその出力タイミングを制御するのである。通常
ONパターンは露光中であることを示し、通常
OFFパターンは非露光中であることを示してい
る。また、通常以外のONパターンはこれから露
光を開始すべき位置の検出を示しており、通常以
外のOFFパターンはこれで露光を終了すべき位
置の検出を示している。

第５Ａ図および第５Ｂ図は、一例として45゜ON
パターンおよび通常ON，OFFパターンの判別回
路をゲートを利用して構成した場合の回路図を示
しており、これら以外のパターン判別回路も同様
にして構成されるものである。第５Ａ図の45゜ON
パターン判別回路において、ANDゲート５１〜
５４は右上りの45゜ONパターンの検出用であり、
ANDゲート５５〜５８は右下りの45゜ONパター
ンの検出用である。例えば右上り45゜ONパターン
の検出の場合、ANDゲート５１〜５４のうちの
いずれか１つがハイのメモリ読出し／書込み制御
信号に応答してハイとなり、そのANDゲ
ートに接続された３つのシフトレジスタ（SR１
〜SR４のうちの３つ）からの３×３画素データ
が右上り45゜ONパターンと一致したときに、その
ANDゲートから45゜ONパターン検出信号ｃが出
力される。第５Ｂ図の通常ON，OFFパターン判
別回路では、通常以外のパターン判別出力ａ〜ｈ
を優先させるため、パターン判別出力ａ〜ｈがあ
るときにはANDゲート群５９をローにして、通
常ON／OFFパターンの検出信号Ｉ，ｊが出力さ
れないようにしている。

ビーム制御信号作成部７は、パターン判別回路
６からのパターン判別信号ａ〜ｊに応じて、焼付
けスポツト径制御信号ＰおよびビームON／OFF
制御信号Ｑを作成する。そして、これらの制御信
号Ｐ，Ｑの内容に応じて、後述するようにAOM
（音響光学変調器）コントロール部８および
AOMドライバ９を介してAOM１０を駆動する
ことによつて、検出したパターン境界線の角度に
応じた露光ビームによる焼付けスポツト径の制御
とその露光タイミングの制御を行うのである。

第６Ａ図および第６Ｂ図は、ビーム制御信号作
成部７の一構成例を詳細に示す回路図であり、第
７図はその動作を示すタイミングチヤートであ
る。デコーダ６０１は、上記パターン判別信号ａ
〜ｊに応じて、カウンタ６１１〜６１４に与える
べきプリセツト値を決定する。このプリセツト値
は露光タイミングを補正するためのものであり、
したがつて第４図の各パターンに応じて異なる。
例えば、第８Ａ図ａに示すように、平行ON，
OFFパターンおいて境界部分の焼付けスポツト
径を２倍に増大する場合を考えてみる。この場合
は、第８Ａ図ｂに示すように、２倍焼付けスポツ
ト径８１の露光ビームは、通常焼付けスポツト径
８２の露光ビームと比較して±Ｔ／２だけタイミ
ングを補正して照射する必要がある。ここでＴは
１画素クロツク時間であり、所要タイミング補正
時間は焼付けスポツト径８１，８２の比に依存し
て変化するものである。また、45゜，26゜，33゜の各
ON，OFFパターンにおける上記第８Ａ図と同様
の説明図が、それぞれ第８Ｂ図ないし第８Ｄ図に
示されている。これらの図面より、45゜ON，
OFFパターンに対する所要タイミング補正時間
は±√２／２・Ｔであり、26゜ON，OFFパター
ンに対する所要タイミング補正時間は±（√５−
２）／４・Ｔであり、また63゜ON，OFFパター
ンに対する所要タイミング補正時間は±√５／
２・Ｔであることがわかる。

マイナスのタイミング補正があることを考慮し
て、基本プリセツト値（タイミング補正なしのと
きプリセツト値）として、例えば2Tを選択して
おく。この場合のデーコーダ６０１の入出力の関
係を示せば、以下のようになる。

入力（パターン判別信号）出力（プリセツト値） ａ（平行ON） 2T＋１／２・Ｔ ｂ（平行OFF） 2T−１／２・Ｔ ｃ（45゜ON） 2T＋√２／２・Ｔ ｄ（45゜OFF） 2T−√２／２・Ｔ ｅ（26゜ON） 2T＋（√５−２）／４・Ｔ ｆ（26゜OFF） 2T＋（√５−２）／４・Ｔ ｇ（63゜ON） 2T＋√６／２・Ｔ ｈ（63゜OFF） 2T−√６／２・Ｔ ｉ（通常ON） 2T ｊ（通常OFF） 出力なし 分周カウンタ６０２は、第１図のロータリエン
コーダ４からのエンコーダクロツク２を分周し
て、１画素クロツクずつ位相のずれた４相クロツ
ク１１〜１４を出力する。カウンタ６１１〜６１
４は、４相クロツク１１〜１４をそれぞれロード
信号として受けて、そのときデーコダ６０１から
出力されている上記プリセツト値をロードする。
PLL回路６０３は、エンコーダクロツク２を逓
倍クロツク７を出力し、カウンタ６１１〜６１４
はこの逓倍クロツクに同期して、上記プリセツト
値をダウンカウントする。

いま、第７図８のアドレス信号に従つて読み出
された注目画素（これから出力しようとしている
画素であつて、３×３画素領域の中心画素）のデ
ータ９の内容が、例えば１０に示すようにT₀〜
T₂期間およびT₅〜T₇期間においてON（すなわち
焼付け）であり、かつT₀〜T₂期間の焼付け部分
は45゜ONパターンで始まつて63゜OFFパターンで
終り、T₅〜T₇期間の焼付け部分は26゜ONパター
ンで始まつて45゜OFFパターンで終つたとする。
このとき、T₀期間の最初の４相クロツク１１に
より2T＋√２／２・Ｔがカウンタ６１１にロー
ドされるとともに、ｃ信号（45゜ONパターン検出
信号）がフリツプフロツプ６２１にラツチされ
て、ANDゲート６３１，６５１がハイ状態とな
る。そして、2T＋√２／２・Ｔ経過した時点で、
カウンタ６１１からボローパルス１５が出力さ
れ、このボローパルスは、ANDゲート６３１を
介してフリツプフロツプ６４１をセツトして、フ
リツプフロツプ６４１の出力信号１６はハイとな
る。その後、３画素クロツク経路した時点（T₃
期間の初め）で４相クロツク１４が出力される
と、この４相クロツク１４はフリツプフロツプ６
２１をリセツトするとともにANDゲート６５１
を介してフリツプフロツプ６４１をリセツトし、
したがつてこの時点で、ANDゲート６３１，６
５１はローになるとともに、フリツプフロツプ６
４１の出力信号１６はローとなる。

また、T₁期間の最初の４相クロツク１２およ
びT₂期間の最初の４相クロツク１３の時点では、
ともに通常ONパターンが検出されるので、これ
らの４相クロツクによつてそれぞれカウンタ６１
２，６１３に2Tがロードされ、上述と同様の動
作によつて、フリツプフロツプ６４２の出力信号
１８がT₃期間にハイとなり、フリツプフロツプ
６４３の出力信号２０がT₄期間にハイとなる。

次に、T₃期間の最初の４相クロツク１４によ
り、2T−√６／２・Ｔカウンタ６１４にロード
されるとともに、ｈ信号（63゜OFFパターン検出
信号）がフリツプフロツプ６６４にラツチされ、
このラツチ出力により、フリツプフロツプ６４４
が直ちにセツトされてその出力信号２２がハイと
なり、また、ANDゲート６７４がハイとなる。
そして、2T−√６／２・Ｔ経過した時点で、カ
ウンタ６１４からボローパルス２１が出力され、
このボローパルスはANDゲート６７４を介して
フリツプフロツプ６４４をリセツトして、フリツ
プフロツプ６４４の出力信号２２はローとなる。
その後、３画素クロツク経過した時点（T₆期間
の初め）で、４相クロツク１３によりフリツプフ
ロツプ６６４がリセツトされて、ANDゲート６
７４はローとなる。

データ１０のT₃〜T₄期間のように通常OFFパ
ターンが検出される場合には、そのパターン検出
信号ｊはOFFパターン検出信号に対して作用す
るフリツプフロツプ６６１〜６６４のデータ入力
端子Ｄに与えられておらず、したがつてこのとき
フリツプフロツプ６４１〜６４４はセツトされる
ことはなく、その出力信号はローのままである。

以下、上述と同様の動作によつて、データ１０
のT₅〜T₇のON期間に対応して、フリツプフロ
ツプ６４２の出力信号１８がT₇期間の一部にお
いてハイとなり、フリツプフロツプ６４３の出力
信号２０がT₈期間においてハイとなり、フリツ
プフロツプ６４４の出力信号２２がT₉期間にお
いてハイとなり、フリツプフロツプ６４１の出力
信号１６がT₈期間およびT₉期間の一部において
ハイとなる。このようにして得られるフリツプフ
ロツプ６４１〜６４４の出力信号１６，１８，２
０，２２のORをとることにより、２３に示すビ
ームON／OFF制御信号Ｑを得ることができる。

第６Ｂ図はスポツト径制御信号Ｐを得るための
構成を示しているが、フリツプフロツプ６２１′
〜６２４′のデータ入力端子Ｄに通常ONパター
ン検出信号ｉが入力されていない点を除いて、第
６Ａ図の構成と同様である。したがつて、フリツ
プフロツプ６４１′〜６４４′からの出力信号は、
フリツプフロツプ６４１〜６４４のハイ出力信号
のうち通常ONパターン検出信号ｉに対応するも
の（出力信号１８のT₃期間、出力信号２０のT₄
期間、出力信号２０のT₈期間、出力信号２２の
T₉期間）を除いたものとなる。したがつて、デ
ータ１０に対するスポツト径制御信号Ｐは、２４
に示すような信号となる。

第９図は、AOMコントロール部８を詳細に示
す回路図である。セレクタ９１は、上記スポツト
径制御信号ＰおよびビームON／OFF制御信号Ｑ
により、下記の表に基づき、スイツチSW１〜
SW３を選択する。

Ｐ Ｑ SW選択 ハイ ハイ SW1−ON ロー ハイ SW2−ON ロー ロー SW3−ON ハイ ロー SW3−ON SW１がONのときは、増幅器９２を通じて正
規（標準）より高い電圧V_LがAOMドライバ９に
与えられ、AOM１０により制御されるビームの
パワーは大きくなり、露光による焼付けスポツト
径は大となる。SW２がONのときは、増幅器９
３を通じて正規（標準）の電圧V_SがAOMドライ
バ９に与えられ、ビームのパワーは正規の状態と
なつて、焼付けスポツト径は正規の大きさとな
る。SW３がONのときはＯ電圧となり、ビーム
はOFFとなる。したがつて、１０のデータの場
合には、AOMドライバ９の入力信号は２６に示
すようになり、最終的には２５のビーム軌跡が描
かれることになる。

また、第８Ｂ図、第８Ｄ図のような形成すべき
パターンの傾きが副走査方向に対して傾きが大き
いとき、上述の方法でパターンを形成しても、な
お境界線の一部に凹凸が発生することがあるの
で、更にパターンを滑かに焼付ける方法について
説明する。

第１０Ａ図は、第８Ｂ図の改良に関するもので
あり、パターン形成時に左端から２本目のライン
（走査線）以外は前述の通り露光する。左端から
２本目のラインについては、前述の露光ビームを
ONするタイミングを前述のタイミングよりＴ／
２時間早くするとともに、露光ビームの中心が左
端と左端から２本目のラインの中央に位置するよ
うに、AOMに印加する信号の周波数を変え偏向
角をＴ／２時間のみ制御し、露光ビームの軌跡が
点線で示したようになるよう露光した後、以下は
前述のように露光し、更に凹凸を小さくするもの
である。

同様に、第１０Ｂ図は、第８Ｄ図の改良に関す
るものであり、パターン形成時に左端から２本目
のライン以外は前述の通り露光する。左端から２
本目のラインについては、前述の露光ビームを
ONするタイミングを前述のタイミングよりＴ時
間早くするとともに、露光ビームの中心が左端と
左端から２本目のラインの中央に位置するよう
に、AOMに印加する信号の周波数を変え偏向角
をＴ時間のみ制御し、露光ビームの軌跡が点線で
示したようになるよう露光した後、以下は前述の
ように露光し、更に凹凸を小さくするものであ
る。

以上は、パターン形成のON側に適用した例で
あるが、このような手段はパターンの形成の
OFF側にも適用できる。

なお、上述の説明におけるパターン判別および
焼付けスポツト径の制御ならびに露光のタイミン
グ制御を計算機を用いたソフトウエアにより行な
うことも可能であり、また焼付けスポツト径の変
化は、ビームパワーの変化によることなく、ズー
ムレンズを用いるなどして光学的に行なうことも
可能である。

さらに、上述の説明では１本ビームによる焼付
けについて述べたが、マルチビームによる焼付け
にこの発明を適用する場合は、各チヤネル毎に上
述のような制御回路を設ければよい。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、主走
査方向と交差するパターン境界線の傾き角を検出
してその角度に応じて焼付けスポツト径を増大さ
せるようにしているので、ラスタースキヤン方式
の露光記録を行なう場合に、主走査方向と交差す
るパターン境界線を滑らかに焼付けることがで
き、特にPWBパターンの焼付けに有効であると
ともに、焼付けられたPWBパターンの寸法精度
の向上を図ることができる。また、製版用精密露
光機などにおいても文字とか画像などのエツジの
品質および寸法精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による露光ビーム制御方法の
一実施例を示すブロツク図、第２図は第１図の動
作を示すタイミングチヤート、第３図は読出し／
書込み制御信号の作成回路の一例を示す回路図、
第４図は判別パターンを示す説明図、第５Ａ図お
よび第５Ｂ図はゲートを利用したパターン判別回
路の一例を示す回路図、第６Ａ図および第６Ｂ図
はビーム制御信号作成部の一構成例を示す回路
図、第７図は第６Ａ図および第６Ｂ図の動作を示
すタイミングチヤート、第８Ａ図、第８Ｂ図、第
８Ｃ図および第８Ｄ図は露光タイミング補正の説
明図、第９図はAOMコントロール部を詳細に示
す回路図、第１０Ａ図および第１０Ｂ図はそれぞ
れ第８Ｂ図および第８Ｄ図を更に滑らかに焼付け
るため露光タイミング補正に加え露光ビームの位
置を所望時間だけ移動させた場合の説明図、第１
１図はこの発明による焼付けスポツト径の制御の
説明図、第１２図はPWB配線パターンの説明図、
第１３図は従来のラスタースキヤン方式による焼
付けの説明図である。 １……計算機、２……ラインメモリ、３……メ
モリアドレス制御部、４……ロータリエンコー
ダ、５……シフトレジスタ、６……パターン判別
回路、７……ビーム制御信号作成部、８……
AOMコントロール部、９……AOMドライバ、
１０……AOM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 与えられたドツトパターンデータにしたがつ
   て露光ビームをON／OFF制御しつつ主・副走査
   を行ない、所望のパターンを感光材料上に焼付け
   るラスタースキヤン方式の露光記録において、主
   走査方向と交差するパターン境界線の傾き角を検
   出し、検出した傾き角に応じて少なくともその境
   界部分において露光ビームによる焼付けスポツト
   径を増大させるように制御を行なうようにしたこ
   とを特徴とする、露光ビーム制御方法。 ２ 焼付けスポツト径の制御と同時に露光タイミ
   ングを制御する、特許請求の範囲第１項記載の露
   光ビーム制御方法。 ３ 主走査方向のパターン境界線の左右両端以外
   の焼付けスポツトについてスポツト径の制御を行
   なう、特許請求の範囲第１項記載の露光ビーム制
   御方法。 ４ 複数の所望の露光ビームの焼付けスポツト径
   の制御を同時に行ない、マルチビームで露光す
   る、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載の露光ビーム制御方法。 ５ 主走査方向と交差するパターン境界線の焼付
   けスポツトについて露光ビームの位置を移動させ
   る、特許請求の範囲第１項記載の露光ビーム制御
   方法。 ６ 焼付けスポツト径の制御はビームの強さを変
   化させることによつて行なう、特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれかに記載の露光ビーム
   制御方法。