JPH04337718A - 焼付け露光用光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣのリードフレーム
、カラーＴＶ用シャドウマスク等を製作するのに用いら
れる焼付け露光用光源装置に関し、特に、光源からの光
を均一に分布させて照明する焼付け露光用光源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えばシャドウマスクの製作に用いられ
る感光材料を塗布した基材の表面に原版の絵柄を露光し
て焼付けるための光源装置の場合、一般的に照射面積が
大きく（例えば２４″×３２″）、しかも良好な光量分
布が望まれるため、光源からの光を反射する反射板の形
状は、従来、断面が放物線又はこれを変形して拡散性を
持たせたものを用いることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なシャドウマスク原版の絵柄を焼付ける際、光源装置か
らの光量分布が悪いと、焼付けられた絵柄の寸法が位置
により変化してしまい、所望の品質を得ることができな
くなる。例えば、図１０に示したような断面が放物線の
反射鏡１を用いた場合、照射面３外周が暗くなるため、
良好な分布を得ることができない。この反射鏡１で分布
を良くするには、ランプ２と照射面３の距離４を長くと
る必要がある。これは、図１０に示すように放物線が元
々照射面３中央への光の反射は多く（明）、外周への光
の反射は少ない（暗）性質を有するからであり、しかも
、反射板１の先端５になるほど反射鏡１に対する入射角
が大きくなり、入射角が大きい光は拡散し反射率が悪く
なるからである。

【０００４】このように、照射面３までの距離４を長く
すると、照度が落ち、これにあわせ露光時間を長くとら
なければならない。

【０００５】また、放物線を用いた反射板１の場合、反
射板１の大きさ６が照射面３の大きさ７とほぼ同じ大き
さにする必要があるが、光源装置の大きさ６が小さい方
が解像度（平行度）が良好であり、その大きさ６が大き
くなると、焼付けられた像がぼける特性を持っている。 すなわち、放物線を用いた場合、光源装置の大きさ６が
大きいため、像がぼけてしまう問題がある。

【０００６】光源装置のその他の問題としては、露光中
に光源装置より発光される光の中、露光に必要な光（例
えば、紫外線）以外の光（例えば、可視光、赤外線）の
反射により、照射面が加熱され、原版及び焼付けられた
基材の寸法がずれやすい問題点もあった。

【０００７】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、反射板を小型化し、しか
も、照射距離を長くすることなく、光量分布が均一にな
るような反射板を用いた焼付け露光用光源装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決すべく
、反射板を小型化し、しかも、照射距離を長くすること
なく、光量分布が均一になるような反射面を有する反射
板について種々研究の結果、本発明を完成させたもので
ある。

【０００９】すなわち、本発明の焼付け露光用光源装置
は、感光材料を塗布してなる基材の表面に絵柄の描かれ
た原版を露光して焼付ける光源装置において、棒状又は
点状のランプから発せられた光を照射面へ向けて反射さ
せる反射板が、反射板へ入射され照射面へ反射される光
の中、反射板への入射角の小さい光を一方の照射面の外
周部へ、反射板への入射角の大きい光を反対側の外周部
へ反射させるように構成したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】その場合、棒状ランプの軸に垂直で照射面
に垂直な断面又は点状ランプを含み照射面に垂直な断面
において、前記反射板の反射面は、ランプを通り照射面
に垂直な光軸に対して対称に構成され、反射面を表す線
は、光軸の片側で、ランプに対して照射面とは反対側の
出発点Ａにおいて、ランプからの光をその光に対して所
定の角度φ１　をなして照射面の外周部へ反射する第１
直線から始まり、ランプと点Ａを結ぶ直線に対して角度
θをなして第１の直線に入射する光が第１直線との交点
Ｂおいて、ランプからの光をその光に対して前記所定角
度φ１　に所定の角度ｃを加えた角度φ１　＋ｃ（ただ
し、θ≠ｃ。ｃは負であってもよい。）をなして照射面
へ反射する第２直線が第１直線に続き、ランプと点Ａを
結ぶ直線に対して角度２θをなして第２直線に入射する
光が第２直線との交点Ｃおいて、ランプからの光をその
光に対して前記角度φ１　に前記角度ｃを２倍した角度
を加えた角度φ１　＋２ｃをなして照射面へ反射する第
３直線が第２直線に続き、以下、ランプと点Ａを結ぶ直
線に対して角度Ｎθ（Ｎは正の整数）をなして第Ｎ直線
に入射する光が第Ｎ直線との交点Ｘおいて、ランプから
の光をその光に対して角度φ１　＋Ｎｃをなして照射面
へ反射する第Ｎ＋１直線が第Ｎ直線に続いてなる線から
なることが望ましい。さらに、反射面を表す線が点Ａ　
　Ｂ　　Ｃ・・・・Ｘを滑らかな曲線でつないでなるこ
とがより望ましい。

【００１１】なお、照射面が高温となることを嫌う場合
は、反射板表面に赤外線吸収、紫外線反射特性を有する
単層又は多層コーティングを施し、コールドミラーとす
ることが望ましい。また、反射板が高温となり耐久性が
ない場合は、空冷又は水冷機構の何れか一方又は双方を
備えていることが望ましい。

【００１２】

【作用】本発明においては、棒状又は点状のランプから
発せられた光を照射面へ向けて反射させる反射板が、反
射板へ入射され照射面へ反射される光の中、反射板への
入射角の小さい光を照射面の一方の外周部へ、反射板へ
の入射角の大きい光を反対側の外周部へ反射させるよう
に構成されているので、反射板を小型にすることができ
、照射距離を長くすることなく、照射面の光量分布を均
一にすることができる。また、像のぼけ等の問題もなく
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
にして説明する。まず、図１を参照にして、本発明の焼
付け露光用光源装置に用いる反射板１６の形状について
説明する。図１は反射板１６の断面上半分を示したもの
で、断面下半分は、点光源として表されたランプ１７を
通る中心線の一点鎖線に対して対称の形をしている。図
中の矢印は、ランプ１７から出て反射板１６で反射され
、照射面１８に達する光線を示したものである。この反
射板１６の反射面を表す線は点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ・・
・を結んだもので、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ・・・は次の
ようにして決められている。

【００１４】図１、図２に示すように、最初に出発点Ａ
を指定する。点Ａの指定には任意性があるが、ランプ１
７を中心として照射面１８とは反対側のランプ１７に比
較的近接した点が選ばれる。次に、ランプ１７から点Ａ
に入射する光線に対して点Ａから反射された光線１０が
なす角度φ１　を適当に指定する。そして、ランプ１７
と点Ａを結ぶ直線に対して角度θをなしてランプ１７を
通る直線と、角度φ１　の２等分線を法線とし点Ａを通
る直線との交点をＢとする。次に、ランプ１７から点Ｂ
に入射する光線に対して点Ｂから反射された光線１１が
なす角度をφ１　＋ｃとする（ただし、θ≠ｃ。ｃは負
であってもよい。）。そして、ランプ１７と点Ｂを結ぶ
直線に対して角度θをなしてランプ１７を通る直線と、
角度φ１　＋ｃの２等分線を法線とし点Ｂを通る直線と
の交点をＣとする。次いで、ランプ１７から点Ｃに入射
する光線に対して点Ｃから反射された光線１２がなす角
度をφ１　＋２ｃとする。そして、ランプ１７と点Ｃを
結ぶ直線に対して角度θをなしてランプ１７を通る直線
と、角度φ１　＋２ｃの２等分線を法線とし点Ｃを通る
直線との交点をＤとする。以下、同様にして点Ｅ、Ｆ・
・・・を決める。

【００１５】図２で説明した方法により求められた点Ａ
、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ・・・を直線又は滑らかな線でつない
だ曲線が表す反射板１６を用いると、図１に示すように
、ランプ１７から均一に発光された光は、各々１０、１
１、１２、１３、１４・・・と反射され、それぞれの照
射面１８での間隔は徐々に短く、すなわち、ａ＞ｂ＞ｃ
＞ｄとなり、１０の位置より１１の位置が明るく、１１
の位置より１２の位置が明るくなることを示しているが
、光線１０よりも光線１１が、また光線１１よりも光線
１２が反射板１６への入射角は大きくなり（δ３　＞δ
２　＞δ１　）、結果的に両者は相殺されて、丁度良好
な光量分布を得ることができる。

【００１６】なお、以上のような反射板１６の点Ａ、Ｂ
、Ｃ、Ｄ、Ｅ・・・から反射される光は、ランプ１７と
点Ａを結んだ直線に対して、φ１　、φ１　＋（ｃ−θ
）、φ１　＋２（ｃ−θ）、φ１　＋３（ｃ−θ）、φ
１　＋４（ｃ−θ）・・・と順に一定角度だけ増加（（
ｃ−θ）が正のとき）又は減少（（ｃ−θ）が負のとき
）しながら反射されることが簡単な証明により明らかに
なる。

【００１７】また、このような方法によると、反射板１
６の大きさは任意に求められるため、小型化が可能であ
り、付帯装置との寸法上の制約もなく、平行度が向上す
るため、解像度も良好となる。反射板１６の表面形状は
、基本的には凹凸のない鏡面を用いるが、ランプ１７の
発光径が極めて小さいときは、反射板１６の形状精度が
シビアに影響するため、表面に凹凸をつけてぼかすよう
にするとよい。このような凹凸は、エンボス加工又はシ
ョットピーニングによる梨地加工が好適である。

【００１８】反射板１６の基材は、表面の平滑性を向上
させるためにアルミ材を用いている。また、照射面１８
の温度上昇による原版及び感光基材の寸法ずれを減少す
べく、表面を赤外線を吸収し、紫外線を反射させるため
の単層又は多層コーティング処理を行うことが望ましい
。このとき、吸収された赤外線により、例えば超高圧水
銀灯５ｋＷを用いた場合、反射板基材のアルミ材温度が
約３００℃に達するため、この温度上昇による形状変形
を避けるために、例えば図３の断面図に示すように、ラ
ンプ１７から比較的離れた反射板１６裏面部分に空冷フ
ィン２０を設け、また、ランプ１７に近い部分の反射板
１６基材内部にいくつかの水冷管２１を設けた構造にす
ることが望ましい。水冷は、水冷管２１にラジエータ（
図示せず）を介して水を循環させることにより行う。

【００１９】このようにして、反射板１６は小型化され
るため（従来比１／８）、型成形による加工ができるよ
うになり、形状精度も±０．１ｍｍ程度と、従来の板金
加工よりも良好となる。

【００２０】ところで、ランプ１７として棒状光源を用
いる場合、反射板１６はランプ３１軸方向何れの位置に
おいてそれに垂直に断面をとっても、図１のような同じ
形状をとるが、ランプ１７の長い方向については、光源
が大きすぎて光量分布がコントロールできないため、図
４の水平断面図に示すように、照射面１８の大きさ３３
、光源装置と照射面１８の距離３５にあわせて、反射板
１６側面に設けた反射板３０のひらき量３２を変えるこ
とによってある程度のコントロールができる。

【００２１】なお、ランプ１７として点光源を用いる場
合は、反射板１６は中心軸（図１、図３の一点鎖線）に
対して回転対称な形状となる。

【００２２】次に、図５〜図７に本発明により求められ
た反射板１６の形状の一例及びそれを用いた光源装置に
よる照明光量の分布を示す。図５は反射板１６の上半分
及びそれによる１０°毎の反射光線、反射光量分布を示
す。また、図６にランプ１７からの５°毎の直射光線、
直射光量分布を示す。そして、図７に各光量分布とこれ
らの和としての全光量分布を示す。この例においては、
図８に示すように、ランプ１７を通り照射方向と反対の
方向をｘ座標、照射面に平行は方向をｙ座標としたとき
、スタート点（図１の点Ａ）は、ｘ＝２０ｍｍ、ｙ＝５
ｍｍ、水平線（中心線）に対する照射角度２１°〜−３
０°、θ＝０．１°、ｃ＝０．０６４５°、ランプ１７
から照射面１８までの距離１１００ｍｍ（図５）とした
。図７から明らかなように、この例による光源装置によ
ると中心から外周にかけて極めて均一の光量分布が得ら
れることが分る。

【００２３】図９は棒状のランプと以上のように構成し
た反射板を用いた光源装置の１実施例の分解斜視図で、
反射板は、ランプ４８の交換を容易にするため、前側部
分５０と後側部分５０′とに２分割して作製し、図示の
ように、取り付け台５６への取り付け時に一体化する。 着脱方法はネジどめ（図示せず）により行っているが、
市販のワンタッチ取り付け治具等を用いてもよい。さら
に、図９に示すように、ランプ４８の反射板５０、５０
′に対する取り付け位置を正確にするため、市販の微調
テーブル５１、５２を用い、ランプ４８を取り付け台５
６に対して上下、前後方向へ調節可能としている。加え
て、照射面１８に対する光源装置全体の高さ調節ができ
るようになっている。そのためには、例えば、取り付け
台５６をスライド部５３により支持柱５５に対して高さ
調整自在に取り付け、固定ネジ５４を緩めてスライド部
５３を上下に調節し、位置を決めた後にネジ５４を締め
て固定するようにすればよい。照射面１８に対する光源
装置全体の前後、左右への調節は、光源装置に自在キャ
スタ（図示せず）を装備し、これにより行う。なお、ラ
ンプ４８は水冷用ジャケット管４９内に挿通されて冷却
されるようになっている。

【００２４】以上のような本発明の光源装置により、■
光を効率よく照射面に反射できるため、照射面での照度
が約２倍にアップし、■光源が小さくなったため、照明
光の平行度は２倍の性能にアップし、さらに、■赤外線
吸収膜（コールドミラー）等により、照射面での温度上
昇は１０℃低くなり、良好となった。

【００２５】以上、実施例に基づいて本発明の焼付け露
光用光源装置について説明してきたが、本発明はこれら
実施例に限定されず種々の変形が可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の焼付け露
光用光源装置によると、棒状又は点状のランプから発せ
られた光を照射面へ向けて反射させる反射板が、反射板
へ入射され照射面へ反射される光の中、反射板への入射
角の小さい光を照射面の一方の外周部へ、反射板への入
射角の大きい光を反対側の外周部へ反射させるように構
成されているので、反射板を小型にすることができ、照
射距離を長くすることなく、照射面の光量分布を均一に
することができる。また、像のぼけ等の問題もなくなる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼付け露光用光源装置に用いる反射板
の形状を説明するための図である。

【図２】図１の反射板を表す線を描くための方法を説明
するための図である。

【図３】反射板の冷却構造を説明するための断面図であ
る。

【図４】ランプとして棒状光源を用いるの場合の本発明
による露光用光源装置の水平断面図である。

【図５】本発明により求められた反射板の一例の上半分
の形状、反射光線、反射光量分布を示す図である。

【図６】ランプからの直射光線、直射光量分布を示す図
である。

【図７】各光量分布とこれらの和としての全光量分布を
示す図である。

【図８】図５〜図７の例の反射板のパラメータを説明す
るための図である。

【図９】棒状のランプ用いた光源装置の１実施例の分解
斜視図である。

【図１０】従来の断面が放物線の反射鏡の作用を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１６…反射板、１７…ランプ、１８…照射面、２０…空
冷フィン、２１…水冷管、３０…側面に設けた反射板、
４８…ランプ、４９…ランプ水冷用ジャケット管、５０
…反射板前側部分、５０′…反射板後側部分、５１、５
２…微調テーブル、５３…スライド部、５４…固定ネジ
、５５…支持柱、５６…取り付け台。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　感光材料を塗布してなる基材の表面に
   絵柄の描かれた原版を露光して焼付ける光源装置におい
   て、棒状又は点状のランプから発せられた光を照射面へ
   向けて反射させる反射板が、反射板へ入射され照射面へ
   反射される光の中、反射板への入射角の小さい光を照射
   面の一方の外周部へ、反射板への入射角の大きい光を反
   対側の外周部へ反射させるように構成したことを特徴と
   する焼付け露光用光源装置。
2. 【請求項２】　　棒状ランプの軸に垂直で照射面に垂直
   な断面又は点状ランプを含み照射面に垂直な断面におい
   て、前記反射板の反射面は、ランプを通り照射面に垂直
   な光軸に対して対称に構成され、反射面を表す線は、光
   軸の片側で、ランプに対して照射面とは反対側の出発点
   Ａにおいて、ランプからの光をその光に対して所定の角
   度φ１　をなして照射面の外周部へ反射する第１直線か
   ら始まり、ランプと点Ａを結ぶ直線に対して角度θをな
   して第１の直線に入射する光が第１直線との交点Ｂおい
   て、ランプからの光をその光に対して前記所定角度φ１
   　に所定の角度ｃを加えた角度φ１　＋ｃ（ただし、θ
   ≠ｃ。ｃは負であってもよい。）をなして照射面へ反射
   する第２直線が第１直線に続き、ランプと点Ａを結ぶ直
   線に対して角度２θをなして第２直線に入射する光が第
   ２直線との交点Ｃおいて、ランプからの光をその光に対
   して前記角度φ１に前記角度ｃを２倍した角度を加えた
   角度φ１　＋２ｃをなして照射面へ反射する第３直線が
   第２直線に続き、以下、ランプと点Ａを結ぶ直線に対し
   て角度Ｎθ（Ｎは正の整数）をなして第Ｎ直線に入射す
   る光が第Ｎ直線との交点Ｘおいて、ランプからの光をそ
   の光に対して角度φ１　＋Ｎｃをなして照射面へ反射す
   る第Ｎ＋１直線が第Ｎ直線に続いてなる線からなること
   を特徴とする請求項１記載の焼付け露光用光源装置。
3. 【請求項３】　　前記反射面を表す線が点Ａ　　Ｂ　　
   Ｃ・・・・Ｘを滑らかな曲線でつないでなることを特徴
   とする請求項２記載の焼付け露光用光源装置。
4. 【請求項４】　　前記反射板表面に赤外線吸収、紫外線
   反射特性を有する単層又は多層コーティングを施し、コ
   ールドミラーとしたことを特徴とする請求項１から３の
   何れか１項記載の焼付け露光用光源装置。
5. 【請求項５】　　前記反射板が空冷又は水冷機構の何れ
   か一方又は双方を備えていることを特徴とする請求項１
   から４の何れか１項記載の焼付け露光用光源装置。