JP2005003799A - 感光性板状部材吸着機構及び画像記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で、サイズの異なる感光性板状部材であっても負圧による吸引力を有効に利用してステージに確実に吸着できる感光性板状部材吸着機構と、この感光性板状部材吸着機構を備えた画像記録装置を得る。
【解決手段】ステージ152内には、吸着孔172のそれぞれに対応してシリンダ部材176が取り付けられ、その内部に収容されたピストン部材178が、圧縮コイルばね182によって上方向へと付勢されている。載置面152P上に基板150を載置していない状態では、ピストン部材178が圧縮コイルばね182の付勢力で閉塞位置となり、吸着孔172を塞ぐ。基板150が載置されると、ピストン部材178が圧縮コイルばね182の付勢力に抗して開放位置となり、吸着孔172は開放されるため、負圧による吸引力で基板150を吸引することができる。
【選択図】 図8
【解決手段】ステージ152内には、吸着孔172のそれぞれに対応してシリンダ部材176が取り付けられ、その内部に収容されたピストン部材178が、圧縮コイルばね182によって上方向へと付勢されている。載置面152P上に基板150を載置していない状態では、ピストン部材178が圧縮コイルばね182の付勢力で閉塞位置となり、吸着孔172を塞ぐ。基板150が載置されると、ピストン部材178が圧縮コイルばね182の付勢力に抗して開放位置となり、吸着孔172は開放されるため、負圧による吸引力で基板150を吸引することができる。
【選択図】 図8
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性板状部材吸着機構及び画像記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
感光性板状部材をステージ上に載置し、所望のパターン等を記録する画像記録装置では、ステージの載置面に複数の吸着孔が形成されており、載置面に載置された感光性板状部材を負圧により吸着して保持する構成のものがある。
【0003】
しかし、一般に、載置面上に載置された感光性板状部材の周囲からは、いわゆる空気漏れがあるため、十分な吸着力を得るためには、より大きな真空ポンプやブロワなどの装置が必要になる。
【0004】
また、この構成では、画像記録の対象となる複数サイズの感光性板状部材のうち、最大サイズの感光性板状部材にあわせて複数の吸着孔を載置面の広い範囲に分散させているため、より小さいサイズの感光性板状部材を吸着する場合には、感光性板状部材の外側に位置する吸着孔が感光性板状部材によって塞がれず、ここから空気が流入するため、吸着ステージ内部の圧力が上昇し、十分な吸着力が得られないおそれがある。
【0005】
このような不都合を解消するためには、たとえば、感光性板状部材の外側領域にある未使用の吸着孔をフィルム等で覆う方法が考えられる。しかし、この方法では、感光性板状部材サイズが異なるごとに、それに対応した形状のフィルムを用意して載置面に貼る必要があり、手間がかかる。
【0006】
これに対し、たとえば特許文献1では、ステージ内を、感光性板状部材である基板のサイズにあわせて複数の吸着エリアに区分して配管を分割しておき、基板サイズにあわせて吸引バルブを切り替えて、基板よりも小さいサイズの吸着エリアで吸着する構成の露光装置が開示されている。しかし、この構成では、ステージ内の構造が複雑になり、しかも、対応可能な基板サイズが限られてしまう。
【0007】
また、特許文献2では、基板に覆われていない吸着孔を、ダイヤフラムや筒状弾性体の変形によって閉じるように構成した吸着保持装置が開示されている。しかし、この構成では、ダイヤフラムや筒状弾性体をステージ内の負圧で変形させるようにしているため、未使用の吸着孔を閉じるためにも吸引力を作用させる必要があり、ステージ内の負圧による吸引力を有効に利用できない。
【0008】
【特許文献1】
特開平6−355279号公報
【特許文献2】
特開平3−73289号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、簡単な構成で、サイズの異なる感光性板状部材であっても負圧による吸引力を有効に利用してステージに確実に吸着できる感光性板状部材吸着機構と、この感光性板状部材吸着機構を備えた画像記録装置を得ることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、載置面上に感光性板状部材を載置可能なステージと、前記載置面に形成され、載置された感光性板状部材を吸着するための複数の吸着孔と、前記複数の吸着孔のそれぞれに対応して設けられ、吸着孔を開放する開放位置と閉塞する閉塞位置との間を移動可能とされた開閉部材と、前記移動部材のそれぞれを、前記載置面に感光性板状部材が載置された領域の吸着孔では開放位置とし、載置面に感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では閉塞位置へと移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
【0011】
この感光性板状部材吸着機構では、ステージの複数の吸着孔のうち、感光性板状部材が載置されている領域の吸着孔では、移動手段により、開閉部材が開放位置へと移動しており、吸着孔が開放されている。したがって、ステージ内の負圧によって、感光性板状部材を吸引することができる。これに対し、感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では、移動手段により、開閉部材が閉塞位置へと移動しており、吸着孔が閉塞されている。このため、感光性板状部材の外側の未使用の吸着孔から不用意に空気が流入することがなく、たとえば、小さな吸引装置を使用した場合などであっても、確実に感光性板状部材を吸着することができる。開閉部材は、感光性板状部材の載置面への載置・非載置によって、その領域の吸着孔を開閉するので、吸着孔の開閉のためにステージ内の負圧を利用する必要はなく、負圧による吸引力を感光性板状部材の吸着のために有効に利用できる。また、開閉部材は、感光性板状部材が載置された領域の吸着孔のみを開放するので、サイズの異なる感光性板状部材に対応して吸着できる。ステージ内に、感光性板状部材サイズに合わせた吸着エリアや配管を設ける必要がないので、構造が複雑になることもない。
【0012】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記移動手段が、前記開閉部材に設けられ、開閉部材の閉塞位置では載置面から突出し、開放位置では感光性板状部材に押圧されて吸着孔内に後退する被押圧部と、前記開閉部材を閉塞位置へと付勢する付勢手段と、を含んで構成されていることを特徴とする。
【0013】
したがって、感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では、付勢部材によって開閉部材が閉塞位置に付勢され、被押圧部が載置面から突出している。感光性板状部材が載置されると、この領域の吸着孔では、被突出部が感光性板状部材に押圧され、付勢手段の付勢力に抗して吸着孔内へ後退して、開閉部材が開放位置となる。このように、付勢手段によって開閉部材を開放位置へと付勢することで、感光性板状部材が吸着されていない領域の吸着孔を確実に閉塞位置に維持できる。また、閉塞部材に被押圧部を設けるだけの簡単な構成で、感光性板状部材が載置された状態で閉塞部材を開放位置へ移動させることができる。
【0014】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の発明において、前記開閉部材の移動方向が、ステージ内の負圧によって開閉部材に作用する力と直交する方向とされていることを特徴とする。
【0015】
したがって、ステージ内を負圧にしたときに開閉部材を移動させる力が作用しても、開閉部材は不用意に移動しないので、開閉部材を確実に閉塞位置に維持できる。
【0016】
請求項4に記載の発明では、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の感光性板状部材吸着機構と、前記感光性板状部材吸着機構によって載置面上に吸着された感光性板状部材に画像を記録する画像記録手段と、を有することを特徴とする。
【0017】
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の感光性板状部材吸着機構を有しているので、簡単な構成で、しかも感光性板状部材サイズに関わらず、確実に感光性板状部材を吸着できる。
【0018】
ステージの載置面に感光性板状部材を吸着した状態で、画像記録手段によって、画像を記録することができる。
【0019】
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の発明において、前記画像記録手段が、レーザー光を感光性板状部材に照射して画像記録を行うレーザー記録手段、とされていることを特徴とする。
【0020】
このように、レーザー記録手段によってレーザー光を感光性板状部材に照射することで、高速且つ高精度で画像を記録することが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図8及び図9には、本発明の第1実施形態の基板吸着機構104が示されている。また、図1には、この基板吸着機構104を備えた画像記録装置102が示されている。
【0022】
この画像記録装置102は、いわゆるフラッドベッドタイプの画像記録装置とされており、図1に示すように、感光性板状部材の一例である基板150を表面(載置面152P)に吸着して保持するステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された板状の定盤156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この画像記録装置には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられており、後述するように、走査方向での所望の移動速度(走査速度)となるように、図示しないコントローラによって駆動制御される。
【0023】
定盤156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにゲート160が設けられている。コ字状のゲート160の端部の各々は、定盤156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側には基板150の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されており、後述するように、露光ヘッド166によって露光する際に所定のタイミングで露光するように制御される。
【0024】
また、検知センサ164は、撮像時の光源として1回の発光時間が極めて短いストロボ(図示省略)を備えており、このストロボの発光時のみ撮像が可能となるように受光感度が設定されている。
【0025】
検知センサ164は、その真下の撮像位置をステージ152が通過する際に、所定のタイミングでストロボを発光させ、このストロボからの光の反射光を受光することにより、基板150に形成されたアライメントマークを含む撮像範囲をそれぞれ撮像する。また、検知センサ164は、アライメントマークの位置等に応じて幅方向に沿った位置調整が可能とされている。
【0026】
また、スキャナ162はゲート160により走査方向に沿って位置調整可能に支持されている。これにより、検知センサ164による撮像位置とスキャナ162による露光位置との距離を所定の範囲内で調整可能となっている。
【0027】
スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数の露光ヘッド166を備えている。この例では、基板150の幅との関係で、1行目及び2行目には5個の、3行目には4個の露光ヘッド166を配置し、全体で、14個とした。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
【0028】
露光ヘッド166による露光エリア168は、図2では、走査方向を短辺とする矩形状で、且つ、ヘッド並び方向に対し、所定の傾斜角で傾斜している。そして、ステージ152の移動に伴い、基板150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
【0029】
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170のそれぞれが隣接する露光済み領域170と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、ヘッド並び方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。
【0030】
露光ヘッド16611〜166mn各々は、図4、図5(A)及び(B)に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)50を備えている。このDMD50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。コントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。
【0031】
また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
【0032】
DMD50の光入射側には、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。
【0033】
レンズ系67は、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を平行光化する1対の組合せレンズ71、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合せレンズ73、及び光量分布が補正されたレーザ光をDMD上に集光する集光レンズ75で構成されている。組合せレンズ73は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【0034】
また、DMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザ光を基板150の走査面(被露光面)56上に結像するレンズ系54、58が配置されている。レンズ系54及び58は、DMD50と被露光面56とが共役な関係となるように配置されている。
【0035】
本実施形態では、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光は、実質的に5倍に拡大された後、各画素がこれらのレンズ系54、58によって約5μmに絞られるように設定されている。
【0036】
DMD50は、図6に示すように、SRAMセル(メモリセル)60上に、微小ミラー(マイクロミラー)62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、ピッチ13.68μm、1024個×768個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上である。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル60が配置されており、全体はモノリシック(一体型)に構成されている。
【0037】
DMD50のSRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図7(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図7(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図6に示すように制御することによって、DMD50に入射された光はそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。
【0038】
なお、図6には、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、DMD50に接続された図示しないコントローラによって行われる。オフ状態のマイクロミラー62により光ビームが反射される方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。
【0039】
図8には、本実施形態のステージ152が示されている。このステージ152は、中空の扁平な箱状に形成されており、その上面が、基板150が載置される載置面152Pとされている。載置面152Pのサイズは、この画像記録装置102での画像記録の対象となる最も大きな基板であっても載置可能なサイズとされている。以下、本実施形態の画像記録装置102において画像記録の対象となる最も大きなサイズの基板を「最大サイズ基板」、もっとも小さなサイズの基板を「最小サイズ基板」ということとする。
【0040】
載置面152Pには、複数の吸着孔172が形成されている(本実施形態では、ステージ移動方向に7個、これと直交するステージ幅方向にも7個のマトリクス状とし、合計で49個とした)。ステージ152には、管路174を介して図示しない吸引装置(たとえば真空ポンプ)が接続されており、ステージ152内を負圧にすると共に、吸着孔172から空気を吸引することができるようになっている。載置面152P上に載置された基板150によって吸着孔172が覆われている場合には、基板150を吸着する。吸着孔172は、最大サイズ基板を確実に吸引することができる程度の広い範囲をカバーし、且つ最小サイズ基板であっても確実に吸引することができる程度の面密度となるよう配置されている。
【0041】
図9(A)及び(B)に詳細に示すように、ステージ152内には、吸着孔172のそれぞれに対応して、有底円筒状のシリンダ部材176が取り付けられている。シリンダ部材176の側面には連通孔176Hが形成されており、シリンダ部材176の内部と外部(ステージ152内)とが連通されている。
【0042】
シリンダ部材176内には、ピストン部材178がその軸方向に移動可能に収容されており、これらの間は、不用意に空気が流通しないようにシールされている。シリンダ部材176の底板176Bと、ピストン部材178の底面178Bとの間はバネ室179とされており、このバネ室179内で底板176Bに固定された圧縮コイルばね182が、ピストン部材178を、載置面152Pから突出する方向(上方向)へと付勢している。
【0043】
ピストン部材178は、載置面152P側の小径部178Sと、シリンダ部材176の底板176B側の大径部178Lとを有しており、図9(A)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力によって、小径部178Sの一部が、載置面152Pから突出する。これに対し、図9(B)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力に抗してピストン部材178が下方へ移動すると、小径部178Sの先端178Tが載置面152Pと面一になる(若しくは、載置面152Pよりもシリンダ部材176内に入り込む)ように、ピストン部材178の長さが決められている。なお、圧縮コイルばね182の付勢力(弾性力)は、載置面152Pに基板150が載置されたときに、1つのピストン部材178に作用する荷重によって十分に圧縮される程度とされている。
【0044】
また、小径部178S及び大径部178Lは、図9(A)に示すように、小径部178Sが載置面152Pから突出した状態では、大径部178Lが連通孔176Hを閉塞し、図9(B)に示すように、小径部178Sの先端178Tが載置面152Pと面一になった状態では、小径部178Sによって連通孔176Hが開放されるように、それぞれの長さが決められている。したがって、大径部178Lが連通孔176Hを閉塞した状態が、ピストン部材178の閉塞位置であり、小径部178Sによって連通孔176Hが開放された状態が、ピストン部材178の開放位置となっている。
【0045】
ピストン部材178の中心には、軸方向に沿って通気孔180が形成されており、さらに、小径部178Sには、通気孔180と直交する通気孔182が形成されている。これらの通気孔により、バネ室179が、ピストン部材178の外部、及び、ピストン部材178とシリンダ部材176との間と連通されている。
【0046】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0047】
基板150に画像を記録するには、まず、ステージ152の載置面152P上に基板150を載置する。基板150のサイズに応じて、ピストン部材178の一部または全部に、基板150の荷重が作用する。
【0048】
基板150の荷重が作用していないピストン部材178は、図9(B)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力で閉塞位置となっている。このため、吸着孔172を通じてステージ152の内部と外部とで空気が流通することはない。
【0049】
これに対し、基板150が載せ置かれたピストン部材178では、基板150の荷重により(あるいは、基板150を搬送して載置するときの押し付け力により)、図9(A)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力に抗して押圧され、開放位置に至っている。なお、このとき、通気孔180、182によって、バネ室179内の空気が外部(ステージ152の内部であっても外部であってもよい)に排出されるので、ピストン部材178の移動に、バネ室179の空気圧による抵抗は生じない。
【0050】
この状態で、図示しない吸引装置を駆動して、ステージ152の内部を負圧にする。基板150が載置された領域の吸着孔172は開放されているため、負圧による吸引力で基板150を吸引することができる。これに対し、基板150の外側の領域の吸着孔172は、ピストン部材178によって閉塞されているため、吸着孔172から不用意に空気を吸引してしまわない。したがって、たとえば、吸引装置として小型のものを使用した場合であっても、確実に基板150を吸着できる。
【0051】
また、基板150が載置された領域の吸着孔172のみが開放されるので、基板150のサイズに関わらず、基板150をステージ152の載置面152P上で吸着することができる。ステージ152内に、基板サイズに応じた吸着エリアや配管を設ける必要がないので、構造が複雑になることもない。
【0052】
なお、ステージ内152を負圧にした状態で、ステージ152内の負圧がピストン部材178に作用するが、連通孔176Hがシリンダ部材176の側面に形成されているので、この負圧は、ピストン部材178の移動方向(上下方向)と直交する方向に作用する。したがって、負圧を受けたピストン部材178が圧縮コイルばね182の付勢力に抗して不用意に開放位置に移動することはなく、確実に閉塞位置に維持される。
【0053】
また、開放位置にあるピストン部材178の先端178Tは、必ずしも載置面152Pと面一で基板150に接触している必要はなく、先端178Tが基板150と非接触になっていても吸着できる。
【0054】
このようにして、基板150を載置面152Pに吸着したステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【0055】
図示しないコントローラは、アライメントマークが検知センサ164の撮像位置に達すると、ストロボを発光させて検知センサ164によりアライメントマークを含む撮像領域を撮像させる。このとき、検知センサ164により得られた撮像情報は画像処理部へ出力され、画像処理部は、撮像情報をアライメントマークの走査方向及び幅方向に沿った位置に対応する位置情報に変換し、この位置情報をコントローラへ出力する。
【0056】
コントローラは、画像処理部からのアライメントマークの位置情報に基づき、1個の描画領域に対応して設けられた複数個のアライメントマークの位置をそれぞれ判断し、これらのアライメントマークの位置から描画領域の走査方向及び幅方向に沿った位置及び描画領域の走査方向に対する傾き量をそれぞれ判断する。
【0057】
この後、コントローラは、描画領域の走査方向に沿った位置に基づいて描画領域に対する露光開始のタイミングを算出すると共に、描画領域の幅方向に沿った位置及び走査方向に対する傾き量に基づいて描画パターンに対応する画像情報に対する変換処理を実行し、変換処理した画像情報をフレームメモリ内に格納する。ここで、変換処理の内容としては、座標原点を中心として画像情報を回転させる座標変換処理、幅方向に対応する座標軸に沿って画像情報を平行移動させる座標変換処理が含まれる。更に必要に応じて、コントローラは、描画領域の幅方向及び走査方向に沿った伸長量及び縮長量に対応させて画像情報を伸長又は縮長させる変換処理を実行する。
【0058】
そして、コントローラは、描画領域の先端が露光位置に達するタイミングに同期し、露光開始信号をスキャナ制御部へ出力する。これにより、スキャナ制御部は、フレームメモリに記憶された画像情報を複数ライン分ずつ順次読み出し、データ処理部により読み出した画像情報に基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号を生成すると共に、ミラー駆動制御部により生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド166毎にDMD50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【0059】
ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザー光が照射されると、DMD50のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザー光は、レンズ系54、58により基板150の被露光面上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザー光が画素毎にオンオフされて、基板150の描画領域がDMD50の使用画素数と略同数の画素単位で露光される。また、基板150がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、基板150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170(図2及び図3(A)参照)が形成される。
【0060】
画像記録終了後は、ステージ152内の負圧を解除して大気圧とすると、通気孔180、182を通じてバネ室179の空気が流入するので、基板150が載置面152Pから除去されると、圧縮コイルばね182の付勢力で、ピストン部材178が閉塞位置へと移動し、吸着孔172を閉塞する。
【0061】
図10には、本発明の第2実施形態の基板吸着機構204が示されている。第2実施形態では、画像記録装置の基本的構成は第1実施形態と同一とされているので、その詳細な説明を省略する。以下では、第1実施形態と同一の構成要素、部材等については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0062】
第2実施形態では、シリンダ部材176の底板176Bが、ステージ152の底板150Bと面一とされ、ステージ152の外部に露出している。そして、第1実施形態の通気孔180、182に代えて、底板176Bに、通気孔206が形成されている。
【0063】
したがって、第2実施形態においても、バネ室179の空気を、通気孔206を通じて外部と流通させることができる。第1実施形態では、2つの通気孔180、182が必要であってのに対し、第2実施形態では1つの通気孔206で済み、構造を単純化できる。
【0064】
図11には、本発明の第3実施形態の基板吸着機構304が示されている。第3実施形態では、第1実施形態のシリンダ部材176、ピストン部材178等に代えて、吸着孔172を閉塞可能な形状の弁体306が設けられている。
【0065】
弁体306は、蝶番308によって回動可能にステージ152に取り付けられており、回動することで、吸着孔172を閉塞する閉塞位置(図11に実線で示す位置)と、開放する開放位置(図11に二点鎖線で示す位置)との間を移動する。蝶番308には、ねじりコイルばね310が巻きかけられており、弁体306を閉塞位置へと付勢している。
【0066】
弁体306には突起312が形成されており、載置面152Pに載置された基板150に突起310が押されることで、弁体306がねじりコイルばね310の付勢力に抗して、開放位置へと移動させるようになっている。
【0067】
したがって、第3実施形態においても、基板150が載置されていない領域の吸着孔172は弁体306によって閉塞され、基板150が載置された領域の吸着孔172は開放される。
【0068】
なお、上記では、空間光変調素子としてDMDを備えた露光ヘッドについて説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子(LCD)を使用することもできる。例えば、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Spacial Light Modulator)や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子(PLZT素子)や液晶光シャッタ(FLC)等の液晶シャッターアレイなど、MEMSタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、MEMSとは、IC製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、MEMSタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、Grating Light Valve(GLV)を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子(GLV)や透過型空間光変調素子(LCD)を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。
【0069】
また、上記の実施の形態では、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源を用いる例について説明したが、レーザ装置は、合波レーザ光源をアレイ化したファイバアレイ光源には限定されない。例えば、1個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する1本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源を用いることができる。
【0070】
さらに、複数の発光点が二次元状に配列された光源(たとえば、LDアレイ、有機ELアレイ等)を使用することもできる。これらの光源を使用する構成では、発光点のそれぞれが画素に対応するようにすることで、上記した空間変調措置を省略することも可能となる。
【0071】
上記の実施形態では、図12に示すように、スキャナ162によるX方向への1回の走査で基板150の全面を露光する例について説明したが、図13(A)及び(B)に示すように、スキャナ162により基板150をX方向へ走査した後、スキャナ162をY方向に1ステップ移動し、X方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査で基板150の全面を露光するようにしてもよい。
【0072】
また、上記の実施形態では、いわゆるフラッドベッドタイプの画像記録装置を例に挙げたが、本発明の画像記録装置としては、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウタードラムタイプの画像記録装置であってもよい。
【0073】
上記の画像記録装置は、例えば、プリント配線基板(PWB;PrintedWiring Board)の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト(DFR;Dry Film Resist)の露光、液晶表示装置(LCD)の製造工程におけるカラーフィルタの形成、TFTの製造工程におけるDFRの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル(PDP)の製造工程におけるDFRの露光等の用途に好適に用いることができる。
【0074】
また、上記の画像記録装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料の何れも使用することができる。フォトンモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはGaN系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはAlGaAs系半導体レーザ(赤外レーザ)、固体レーザが使用される。
【0075】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、簡単な構成で、サイズの異なる基板であっても負圧による吸引力を有効に利用してステージに確実に吸着できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の画像記録装置の外観を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態の画像記録装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図3】(A)は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図4】本発明の第1実施形態の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図5】(A)は図4に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図であり、(B)は(A)の側面図である。
【図6】本発明の第1実施形態の露光ヘッドに係るデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の構成を示す部分拡大図である。
【図7】(A)及び(B)は本発明の第1実施形態の露光ヘッドに係るDMDの動作を説明するための説明図である。
【図8】本発明の第1実施形態の基板吸着機構を備えたステージを示す断面図である。
【図9】本発明の第1実施形態の基板吸着機構を示す断面図であり、(A)は基板が載置されていない状態、(B)は基板が載置された状態である。
【図10】本発明の第2実施形態の基板吸着機構を示す断面図であり、(A)は基板が載置されていない状態、(B)は基板が載置された状態である。
【図11】本発明の第3実施形態の基板吸着機構を示す断面図である。
【図12】スキャナによる1回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【図13】(A)及び(B)はスキャナによる複数回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【符号の説明】
LD1〜LD7 GaN系半導体レーザ
102 画像記録装置
104 基板吸着機構(感光性板状部材吸着機構)
150 基板(感光性板状部材)
152 ステージ
152P 載置面
166 露光ヘッド
172 吸着孔
176 シリンダ部材(移動手段)
178 ピストン部材(開閉部材)
178T 先端部(被押圧部、移動手段)
182 圧縮コイルばね(付勢手段、移動手段)
188 ワイヤ(巻き出し装置)
204 基板吸着機構(感光性板状部材吸着機構)
304 基板吸着機構(感光性板状部材吸着機構)
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性板状部材吸着機構及び画像記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
感光性板状部材をステージ上に載置し、所望のパターン等を記録する画像記録装置では、ステージの載置面に複数の吸着孔が形成されており、載置面に載置された感光性板状部材を負圧により吸着して保持する構成のものがある。
【0003】
しかし、一般に、載置面上に載置された感光性板状部材の周囲からは、いわゆる空気漏れがあるため、十分な吸着力を得るためには、より大きな真空ポンプやブロワなどの装置が必要になる。
【0004】
また、この構成では、画像記録の対象となる複数サイズの感光性板状部材のうち、最大サイズの感光性板状部材にあわせて複数の吸着孔を載置面の広い範囲に分散させているため、より小さいサイズの感光性板状部材を吸着する場合には、感光性板状部材の外側に位置する吸着孔が感光性板状部材によって塞がれず、ここから空気が流入するため、吸着ステージ内部の圧力が上昇し、十分な吸着力が得られないおそれがある。
【0005】
このような不都合を解消するためには、たとえば、感光性板状部材の外側領域にある未使用の吸着孔をフィルム等で覆う方法が考えられる。しかし、この方法では、感光性板状部材サイズが異なるごとに、それに対応した形状のフィルムを用意して載置面に貼る必要があり、手間がかかる。
【0006】
これに対し、たとえば特許文献1では、ステージ内を、感光性板状部材である基板のサイズにあわせて複数の吸着エリアに区分して配管を分割しておき、基板サイズにあわせて吸引バルブを切り替えて、基板よりも小さいサイズの吸着エリアで吸着する構成の露光装置が開示されている。しかし、この構成では、ステージ内の構造が複雑になり、しかも、対応可能な基板サイズが限られてしまう。
【0007】
また、特許文献2では、基板に覆われていない吸着孔を、ダイヤフラムや筒状弾性体の変形によって閉じるように構成した吸着保持装置が開示されている。しかし、この構成では、ダイヤフラムや筒状弾性体をステージ内の負圧で変形させるようにしているため、未使用の吸着孔を閉じるためにも吸引力を作用させる必要があり、ステージ内の負圧による吸引力を有効に利用できない。
【0008】
【特許文献1】
特開平6−355279号公報
【特許文献2】
特開平3−73289号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、簡単な構成で、サイズの異なる感光性板状部材であっても負圧による吸引力を有効に利用してステージに確実に吸着できる感光性板状部材吸着機構と、この感光性板状部材吸着機構を備えた画像記録装置を得ることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、載置面上に感光性板状部材を載置可能なステージと、前記載置面に形成され、載置された感光性板状部材を吸着するための複数の吸着孔と、前記複数の吸着孔のそれぞれに対応して設けられ、吸着孔を開放する開放位置と閉塞する閉塞位置との間を移動可能とされた開閉部材と、前記移動部材のそれぞれを、前記載置面に感光性板状部材が載置された領域の吸着孔では開放位置とし、載置面に感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では閉塞位置へと移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
【0011】
この感光性板状部材吸着機構では、ステージの複数の吸着孔のうち、感光性板状部材が載置されている領域の吸着孔では、移動手段により、開閉部材が開放位置へと移動しており、吸着孔が開放されている。したがって、ステージ内の負圧によって、感光性板状部材を吸引することができる。これに対し、感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では、移動手段により、開閉部材が閉塞位置へと移動しており、吸着孔が閉塞されている。このため、感光性板状部材の外側の未使用の吸着孔から不用意に空気が流入することがなく、たとえば、小さな吸引装置を使用した場合などであっても、確実に感光性板状部材を吸着することができる。開閉部材は、感光性板状部材の載置面への載置・非載置によって、その領域の吸着孔を開閉するので、吸着孔の開閉のためにステージ内の負圧を利用する必要はなく、負圧による吸引力を感光性板状部材の吸着のために有効に利用できる。また、開閉部材は、感光性板状部材が載置された領域の吸着孔のみを開放するので、サイズの異なる感光性板状部材に対応して吸着できる。ステージ内に、感光性板状部材サイズに合わせた吸着エリアや配管を設ける必要がないので、構造が複雑になることもない。
【0012】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の発明において、前記移動手段が、前記開閉部材に設けられ、開閉部材の閉塞位置では載置面から突出し、開放位置では感光性板状部材に押圧されて吸着孔内に後退する被押圧部と、前記開閉部材を閉塞位置へと付勢する付勢手段と、を含んで構成されていることを特徴とする。
【0013】
したがって、感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では、付勢部材によって開閉部材が閉塞位置に付勢され、被押圧部が載置面から突出している。感光性板状部材が載置されると、この領域の吸着孔では、被突出部が感光性板状部材に押圧され、付勢手段の付勢力に抗して吸着孔内へ後退して、開閉部材が開放位置となる。このように、付勢手段によって開閉部材を開放位置へと付勢することで、感光性板状部材が吸着されていない領域の吸着孔を確実に閉塞位置に維持できる。また、閉塞部材に被押圧部を設けるだけの簡単な構成で、感光性板状部材が載置された状態で閉塞部材を開放位置へ移動させることができる。
【0014】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の発明において、前記開閉部材の移動方向が、ステージ内の負圧によって開閉部材に作用する力と直交する方向とされていることを特徴とする。
【0015】
したがって、ステージ内を負圧にしたときに開閉部材を移動させる力が作用しても、開閉部材は不用意に移動しないので、開閉部材を確実に閉塞位置に維持できる。
【0016】
請求項4に記載の発明では、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の感光性板状部材吸着機構と、前記感光性板状部材吸着機構によって載置面上に吸着された感光性板状部材に画像を記録する画像記録手段と、を有することを特徴とする。
【0017】
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の感光性板状部材吸着機構を有しているので、簡単な構成で、しかも感光性板状部材サイズに関わらず、確実に感光性板状部材を吸着できる。
【0018】
ステージの載置面に感光性板状部材を吸着した状態で、画像記録手段によって、画像を記録することができる。
【0019】
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の発明において、前記画像記録手段が、レーザー光を感光性板状部材に照射して画像記録を行うレーザー記録手段、とされていることを特徴とする。
【0020】
このように、レーザー記録手段によってレーザー光を感光性板状部材に照射することで、高速且つ高精度で画像を記録することが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図8及び図9には、本発明の第1実施形態の基板吸着機構104が示されている。また、図1には、この基板吸着機構104を備えた画像記録装置102が示されている。
【0022】
この画像記録装置102は、いわゆるフラッドベッドタイプの画像記録装置とされており、図1に示すように、感光性板状部材の一例である基板150を表面(載置面152P)に吸着して保持するステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された板状の定盤156の上面には、ステージ移動方向に沿って延びた2本のガイド158が設置されている。ステージ152は、その長手方向がステージ移動方向を向くように配置されると共に、ガイド158によって往復移動可能に支持されている。なお、この画像記録装置には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられており、後述するように、走査方向での所望の移動速度(走査速度)となるように、図示しないコントローラによって駆動制御される。
【0023】
定盤156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようにゲート160が設けられている。コ字状のゲート160の端部の各々は、定盤156の両側面に固定されている。このゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が設けられ、他方の側には基板150の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164はゲート160に各々取り付けられて、ステージ152の移動経路の上方に固定されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されており、後述するように、露光ヘッド166によって露光する際に所定のタイミングで露光するように制御される。
【0024】
また、検知センサ164は、撮像時の光源として1回の発光時間が極めて短いストロボ(図示省略)を備えており、このストロボの発光時のみ撮像が可能となるように受光感度が設定されている。
【0025】
検知センサ164は、その真下の撮像位置をステージ152が通過する際に、所定のタイミングでストロボを発光させ、このストロボからの光の反射光を受光することにより、基板150に形成されたアライメントマークを含む撮像範囲をそれぞれ撮像する。また、検知センサ164は、アライメントマークの位置等に応じて幅方向に沿った位置調整が可能とされている。
【0026】
また、スキャナ162はゲート160により走査方向に沿って位置調整可能に支持されている。これにより、検知センサ164による撮像位置とスキャナ162による露光位置との距離を所定の範囲内で調整可能となっている。
【0027】
スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数の露光ヘッド166を備えている。この例では、基板150の幅との関係で、1行目及び2行目には5個の、3行目には4個の露光ヘッド166を配置し、全体で、14個とした。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
【0028】
露光ヘッド166による露光エリア168は、図2では、走査方向を短辺とする矩形状で、且つ、ヘッド並び方向に対し、所定の傾斜角で傾斜している。そして、ステージ152の移動に伴い、基板150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
【0029】
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170のそれぞれが隣接する露光済み領域170と部分的に重なるように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、ヘッド並び方向に所定間隔ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。
【0030】
露光ヘッド16611〜166mn各々は、図4、図5(A)及び(B)に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)50を備えている。このDMD50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。コントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。
【0031】
また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。
【0032】
DMD50の光入射側には、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射するミラー69がこの順に配置されている。
【0033】
レンズ系67は、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を平行光化する1対の組合せレンズ71、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合せレンズ73、及び光量分布が補正されたレーザ光をDMD上に集光する集光レンズ75で構成されている。組合せレンズ73は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【0034】
また、DMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザ光を基板150の走査面(被露光面)56上に結像するレンズ系54、58が配置されている。レンズ系54及び58は、DMD50と被露光面56とが共役な関係となるように配置されている。
【0035】
本実施形態では、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光は、実質的に5倍に拡大された後、各画素がこれらのレンズ系54、58によって約5μmに絞られるように設定されている。
【0036】
DMD50は、図6に示すように、SRAMセル(メモリセル)60上に、微小ミラー(マイクロミラー)62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、ピッチ13.68μm、1024個×768個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上である。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル60が配置されており、全体はモノリシック(一体型)に構成されている。
【0037】
DMD50のSRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図7(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図7(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図6に示すように制御することによって、DMD50に入射された光はそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。
【0038】
なお、図6には、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、DMD50に接続された図示しないコントローラによって行われる。オフ状態のマイクロミラー62により光ビームが反射される方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。
【0039】
図8には、本実施形態のステージ152が示されている。このステージ152は、中空の扁平な箱状に形成されており、その上面が、基板150が載置される載置面152Pとされている。載置面152Pのサイズは、この画像記録装置102での画像記録の対象となる最も大きな基板であっても載置可能なサイズとされている。以下、本実施形態の画像記録装置102において画像記録の対象となる最も大きなサイズの基板を「最大サイズ基板」、もっとも小さなサイズの基板を「最小サイズ基板」ということとする。
【0040】
載置面152Pには、複数の吸着孔172が形成されている(本実施形態では、ステージ移動方向に7個、これと直交するステージ幅方向にも7個のマトリクス状とし、合計で49個とした)。ステージ152には、管路174を介して図示しない吸引装置(たとえば真空ポンプ)が接続されており、ステージ152内を負圧にすると共に、吸着孔172から空気を吸引することができるようになっている。載置面152P上に載置された基板150によって吸着孔172が覆われている場合には、基板150を吸着する。吸着孔172は、最大サイズ基板を確実に吸引することができる程度の広い範囲をカバーし、且つ最小サイズ基板であっても確実に吸引することができる程度の面密度となるよう配置されている。
【0041】
図9(A)及び(B)に詳細に示すように、ステージ152内には、吸着孔172のそれぞれに対応して、有底円筒状のシリンダ部材176が取り付けられている。シリンダ部材176の側面には連通孔176Hが形成されており、シリンダ部材176の内部と外部(ステージ152内)とが連通されている。
【0042】
シリンダ部材176内には、ピストン部材178がその軸方向に移動可能に収容されており、これらの間は、不用意に空気が流通しないようにシールされている。シリンダ部材176の底板176Bと、ピストン部材178の底面178Bとの間はバネ室179とされており、このバネ室179内で底板176Bに固定された圧縮コイルばね182が、ピストン部材178を、載置面152Pから突出する方向(上方向)へと付勢している。
【0043】
ピストン部材178は、載置面152P側の小径部178Sと、シリンダ部材176の底板176B側の大径部178Lとを有しており、図9(A)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力によって、小径部178Sの一部が、載置面152Pから突出する。これに対し、図9(B)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力に抗してピストン部材178が下方へ移動すると、小径部178Sの先端178Tが載置面152Pと面一になる(若しくは、載置面152Pよりもシリンダ部材176内に入り込む)ように、ピストン部材178の長さが決められている。なお、圧縮コイルばね182の付勢力(弾性力)は、載置面152Pに基板150が載置されたときに、1つのピストン部材178に作用する荷重によって十分に圧縮される程度とされている。
【0044】
また、小径部178S及び大径部178Lは、図9(A)に示すように、小径部178Sが載置面152Pから突出した状態では、大径部178Lが連通孔176Hを閉塞し、図9(B)に示すように、小径部178Sの先端178Tが載置面152Pと面一になった状態では、小径部178Sによって連通孔176Hが開放されるように、それぞれの長さが決められている。したがって、大径部178Lが連通孔176Hを閉塞した状態が、ピストン部材178の閉塞位置であり、小径部178Sによって連通孔176Hが開放された状態が、ピストン部材178の開放位置となっている。
【0045】
ピストン部材178の中心には、軸方向に沿って通気孔180が形成されており、さらに、小径部178Sには、通気孔180と直交する通気孔182が形成されている。これらの通気孔により、バネ室179が、ピストン部材178の外部、及び、ピストン部材178とシリンダ部材176との間と連通されている。
【0046】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【0047】
基板150に画像を記録するには、まず、ステージ152の載置面152P上に基板150を載置する。基板150のサイズに応じて、ピストン部材178の一部または全部に、基板150の荷重が作用する。
【0048】
基板150の荷重が作用していないピストン部材178は、図9(B)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力で閉塞位置となっている。このため、吸着孔172を通じてステージ152の内部と外部とで空気が流通することはない。
【0049】
これに対し、基板150が載せ置かれたピストン部材178では、基板150の荷重により(あるいは、基板150を搬送して載置するときの押し付け力により)、図9(A)に示すように、圧縮コイルばね182の付勢力に抗して押圧され、開放位置に至っている。なお、このとき、通気孔180、182によって、バネ室179内の空気が外部(ステージ152の内部であっても外部であってもよい)に排出されるので、ピストン部材178の移動に、バネ室179の空気圧による抵抗は生じない。
【0050】
この状態で、図示しない吸引装置を駆動して、ステージ152の内部を負圧にする。基板150が載置された領域の吸着孔172は開放されているため、負圧による吸引力で基板150を吸引することができる。これに対し、基板150の外側の領域の吸着孔172は、ピストン部材178によって閉塞されているため、吸着孔172から不用意に空気を吸引してしまわない。したがって、たとえば、吸引装置として小型のものを使用した場合であっても、確実に基板150を吸着できる。
【0051】
また、基板150が載置された領域の吸着孔172のみが開放されるので、基板150のサイズに関わらず、基板150をステージ152の載置面152P上で吸着することができる。ステージ152内に、基板サイズに応じた吸着エリアや配管を設ける必要がないので、構造が複雑になることもない。
【0052】
なお、ステージ内152を負圧にした状態で、ステージ152内の負圧がピストン部材178に作用するが、連通孔176Hがシリンダ部材176の側面に形成されているので、この負圧は、ピストン部材178の移動方向(上下方向)と直交する方向に作用する。したがって、負圧を受けたピストン部材178が圧縮コイルばね182の付勢力に抗して不用意に開放位置に移動することはなく、確実に閉塞位置に維持される。
【0053】
また、開放位置にあるピストン部材178の先端178Tは、必ずしも載置面152Pと面一で基板150に接触している必要はなく、先端178Tが基板150と非接触になっていても吸着できる。
【0054】
このようにして、基板150を載置面152Pに吸着したステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【0055】
図示しないコントローラは、アライメントマークが検知センサ164の撮像位置に達すると、ストロボを発光させて検知センサ164によりアライメントマークを含む撮像領域を撮像させる。このとき、検知センサ164により得られた撮像情報は画像処理部へ出力され、画像処理部は、撮像情報をアライメントマークの走査方向及び幅方向に沿った位置に対応する位置情報に変換し、この位置情報をコントローラへ出力する。
【0056】
コントローラは、画像処理部からのアライメントマークの位置情報に基づき、1個の描画領域に対応して設けられた複数個のアライメントマークの位置をそれぞれ判断し、これらのアライメントマークの位置から描画領域の走査方向及び幅方向に沿った位置及び描画領域の走査方向に対する傾き量をそれぞれ判断する。
【0057】
この後、コントローラは、描画領域の走査方向に沿った位置に基づいて描画領域に対する露光開始のタイミングを算出すると共に、描画領域の幅方向に沿った位置及び走査方向に対する傾き量に基づいて描画パターンに対応する画像情報に対する変換処理を実行し、変換処理した画像情報をフレームメモリ内に格納する。ここで、変換処理の内容としては、座標原点を中心として画像情報を回転させる座標変換処理、幅方向に対応する座標軸に沿って画像情報を平行移動させる座標変換処理が含まれる。更に必要に応じて、コントローラは、描画領域の幅方向及び走査方向に沿った伸長量及び縮長量に対応させて画像情報を伸長又は縮長させる変換処理を実行する。
【0058】
そして、コントローラは、描画領域の先端が露光位置に達するタイミングに同期し、露光開始信号をスキャナ制御部へ出力する。これにより、スキャナ制御部は、フレームメモリに記憶された画像情報を複数ライン分ずつ順次読み出し、データ処理部により読み出した画像情報に基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号を生成すると共に、ミラー駆動制御部により生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド166毎にDMD50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【0059】
ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザー光が照射されると、DMD50のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザー光は、レンズ系54、58により基板150の被露光面上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザー光が画素毎にオンオフされて、基板150の描画領域がDMD50の使用画素数と略同数の画素単位で露光される。また、基板150がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、基板150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170(図2及び図3(A)参照)が形成される。
【0060】
画像記録終了後は、ステージ152内の負圧を解除して大気圧とすると、通気孔180、182を通じてバネ室179の空気が流入するので、基板150が載置面152Pから除去されると、圧縮コイルばね182の付勢力で、ピストン部材178が閉塞位置へと移動し、吸着孔172を閉塞する。
【0061】
図10には、本発明の第2実施形態の基板吸着機構204が示されている。第2実施形態では、画像記録装置の基本的構成は第1実施形態と同一とされているので、その詳細な説明を省略する。以下では、第1実施形態と同一の構成要素、部材等については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0062】
第2実施形態では、シリンダ部材176の底板176Bが、ステージ152の底板150Bと面一とされ、ステージ152の外部に露出している。そして、第1実施形態の通気孔180、182に代えて、底板176Bに、通気孔206が形成されている。
【0063】
したがって、第2実施形態においても、バネ室179の空気を、通気孔206を通じて外部と流通させることができる。第1実施形態では、2つの通気孔180、182が必要であってのに対し、第2実施形態では1つの通気孔206で済み、構造を単純化できる。
【0064】
図11には、本発明の第3実施形態の基板吸着機構304が示されている。第3実施形態では、第1実施形態のシリンダ部材176、ピストン部材178等に代えて、吸着孔172を閉塞可能な形状の弁体306が設けられている。
【0065】
弁体306は、蝶番308によって回動可能にステージ152に取り付けられており、回動することで、吸着孔172を閉塞する閉塞位置(図11に実線で示す位置)と、開放する開放位置(図11に二点鎖線で示す位置)との間を移動する。蝶番308には、ねじりコイルばね310が巻きかけられており、弁体306を閉塞位置へと付勢している。
【0066】
弁体306には突起312が形成されており、載置面152Pに載置された基板150に突起310が押されることで、弁体306がねじりコイルばね310の付勢力に抗して、開放位置へと移動させるようになっている。
【0067】
したがって、第3実施形態においても、基板150が載置されていない領域の吸着孔172は弁体306によって閉塞され、基板150が載置された領域の吸着孔172は開放される。
【0068】
なお、上記では、空間光変調素子としてDMDを備えた露光ヘッドについて説明したがこのような反射型空間光変調素子の他に、透過型空間光変調素子(LCD)を使用することもできる。例えば、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)タイプの空間光変調素子(SLM;Spacial Light Modulator)や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子(PLZT素子)や液晶光シャッタ(FLC)等の液晶シャッターアレイなど、MEMSタイプ以外の空間光変調素子を用いることも可能である。なお、MEMSとは、IC製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、MEMSタイプの空間光変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間光変調素子を意味している。さらに、Grating Light Valve(GLV)を複数ならべて二次元状に構成したものを用いることもできる。これらの反射型空間光変調素子(GLV)や透過型空間光変調素子(LCD)を使用する構成では、上記したレーザの他にランプ等も光源として使用可能である。
【0069】
また、上記の実施の形態では、合波レーザ光源を複数備えたファイバアレイ光源を用いる例について説明したが、レーザ装置は、合波レーザ光源をアレイ化したファイバアレイ光源には限定されない。例えば、1個の発光点を有する単一の半導体レーザから入射されたレーザ光を出射する1本の光ファイバを備えたファイバ光源をアレイ化したファイバアレイ光源を用いることができる。
【0070】
さらに、複数の発光点が二次元状に配列された光源(たとえば、LDアレイ、有機ELアレイ等)を使用することもできる。これらの光源を使用する構成では、発光点のそれぞれが画素に対応するようにすることで、上記した空間変調措置を省略することも可能となる。
【0071】
上記の実施形態では、図12に示すように、スキャナ162によるX方向への1回の走査で基板150の全面を露光する例について説明したが、図13(A)及び(B)に示すように、スキャナ162により基板150をX方向へ走査した後、スキャナ162をY方向に1ステップ移動し、X方向へ走査を行うというように、走査と移動を繰り返して、複数回の走査で基板150の全面を露光するようにしてもよい。
【0072】
また、上記の実施形態では、いわゆるフラッドベッドタイプの画像記録装置を例に挙げたが、本発明の画像記録装置としては、感光材料が巻きつけられるドラムを有する、いわゆるアウタードラムタイプの画像記録装置であってもよい。
【0073】
上記の画像記録装置は、例えば、プリント配線基板(PWB;PrintedWiring Board)の製造工程におけるドライ・フィルム・レジスト(DFR;Dry Film Resist)の露光、液晶表示装置(LCD)の製造工程におけるカラーフィルタの形成、TFTの製造工程におけるDFRの露光、プラズマ・ディスプレイ・パネル(PDP)の製造工程におけるDFRの露光等の用途に好適に用いることができる。
【0074】
また、上記の画像記録装置には、露光により直接情報が記録されるフォトンモード感光材料、露光により発生した熱で情報が記録されるヒートモード感光材料の何れも使用することができる。フォトンモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはGaN系半導体レーザ、波長変換固体レーザ等が使用され、ヒートモード感光材料を使用する場合、レーザ装置にはAlGaAs系半導体レーザ(赤外レーザ)、固体レーザが使用される。
【0075】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、簡単な構成で、サイズの異なる基板であっても負圧による吸引力を有効に利用してステージに確実に吸着できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の画像記録装置の外観を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態の画像記録装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図3】(A)は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図4】本発明の第1実施形態の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図5】(A)は図4に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図であり、(B)は(A)の側面図である。
【図6】本発明の第1実施形態の露光ヘッドに係るデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の構成を示す部分拡大図である。
【図7】(A)及び(B)は本発明の第1実施形態の露光ヘッドに係るDMDの動作を説明するための説明図である。
【図8】本発明の第1実施形態の基板吸着機構を備えたステージを示す断面図である。
【図9】本発明の第1実施形態の基板吸着機構を示す断面図であり、(A)は基板が載置されていない状態、(B)は基板が載置された状態である。
【図10】本発明の第2実施形態の基板吸着機構を示す断面図であり、(A)は基板が載置されていない状態、(B)は基板が載置された状態である。
【図11】本発明の第3実施形態の基板吸着機構を示す断面図である。
【図12】スキャナによる1回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【図13】(A)及び(B)はスキャナによる複数回の走査で感光材料を露光する露光方式を説明するための平面図である。
【符号の説明】
LD1〜LD7 GaN系半導体レーザ
102 画像記録装置
104 基板吸着機構(感光性板状部材吸着機構)
150 基板(感光性板状部材)
152 ステージ
152P 載置面
166 露光ヘッド
172 吸着孔
176 シリンダ部材(移動手段)
178 ピストン部材(開閉部材)
178T 先端部(被押圧部、移動手段)
182 圧縮コイルばね(付勢手段、移動手段)
188 ワイヤ(巻き出し装置)
204 基板吸着機構(感光性板状部材吸着機構)
304 基板吸着機構(感光性板状部材吸着機構)
Claims (5)
- 載置面上に感光性板状部材を載置可能なステージと、
前記載置面に形成され、載置された感光性板状部材を吸着するための複数の吸着孔と、
前記複数の吸着孔のそれぞれに対応して設けられ、吸着孔を開放する開放位置と閉塞する閉塞位置との間を移動可能とされた開閉部材と、
前記移動部材のそれぞれを、前記載置面に感光性板状部材が載置された領域の吸着孔では開放位置とし、載置面に感光性板状部材が載置されていない領域の吸着孔では閉塞位置へと移動させる移動手段と、
を有することを特徴とする感光性板状部材吸着機構。 - 前記移動手段が、
前記開閉部材に設けられ、開閉部材の閉塞位置では載置面から突出し、開放位置では感光性板状部材に押圧されて吸着孔内に後退する被押圧部と、
前記開閉部材を閉塞位置へと付勢する付勢手段と、
を含んで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の感光性板状部材吸着機構。 - 前記開閉部材の移動方向が、ステージ内の負圧によって開閉部材に作用する力と直交する方向とされていることを特徴とする請求項2に記載の感光性板状部材吸着機構。
- 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の感光性板状部材吸着機構と、
前記感光性板状部材吸着機構によって載置面上に吸着された感光性板状部材に画像を記録する画像記録手段と、
を有することを特徴とする画像記録装置。 - 前記画像記録手段が、レーザー光を感光性板状部材に照射して画像記録を行うレーザー記録手段、
とされていることを特徴とする請求項4に記載の画像記録装置。
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