JP2000343755A - マルチビーム作画・記録装置における光量制御装置 - Google Patents

マルチビーム作画・記録装置における光量制御装置

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JP2000343755A
JP2000343755A JP16210199A JP16210199A JP2000343755A JP 2000343755 A JP2000343755 A JP 2000343755A JP 16210199 A JP16210199 A JP 16210199A JP 16210199 A JP16210199 A JP 16210199A JP 2000343755 A JP2000343755 A JP 2000343755A
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light
led
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JP16210199A
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Takashi Okuyama
隆志 奥山
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Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチビーム作画記録装置において、電源電
圧の変動によって発光光量が変動することがない安定し
た光量制御装置を提供すること。 【解決手段】 メインCPU10は入力された所望の光
量を元に作成したLED1に流れる電流を制御するため
のデータを光量制御基板20に送信し、光量制御基板2
0とLED1との間に設けられたトランジスタ25を介
して前記所望の光量に対応する電流をLED1に流す。
LED1を発光させるための電源の電圧値は変化させな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のビームを
用いて精密な画像、例えばプリント基板を作成するため
の露光焼き付け用のマスクに回路パターンを描画するた
めのマルチビーム作画・記録装置における光量制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のマルチビーム作画記録装置は、
例えば、特開平8−310195号公報に開示される。
この公報に開示される装置では、射出光のピーク波長が
予め定められた複数の発光ダイオード(以下、LEDと
いう)を用いて、感光材料の作画面上にビームを照射
し、感光材料をLEDに対して相対移動させることによ
り、2次元の画像を作画している。
【0003】LEDを複数用いる装置では、LED個々
の特性にばらつきがあるため、各LEDから照射される
ビームの光量にばらつきが生じてしまう。また、感光材
料の感光感度に応じて、複数のLEDから照射されるビ
ーム全体の光量を変化させる必要がある。このため、従
来からLEDの発光光量を所望の値にさせるための制御
がおこなわれていた。
【0004】従来の光量制御方法としては、LED発光
のための電源電圧を変化させることで制御する方法があ
る。しかし上述したように、各LEDは個々の特性にば
らつきがあるために、電圧の変化率と発光光量の変化率
とはどのLEDにも共通な関係を有しておらず、同じ電
圧を印加しても得られる発光光量は各LED毎で異なっ
てしまう。そこで電源電圧を変化させた後、さらにLE
Dと直列に接続されている可変抵抗の値を変化させるこ
とで各LED毎に微調整を行い、どのLEDからも所望
の光量が得られるようにしていた。
【0005】この場合、LEDに印加される電圧は、L
ED自身の抵抗と前記可変抵抗との比で決定されること
になる。すなわち各LED毎に発光光量の微調整を行う
ために可変抵抗の値を変化させることは、各LEDに印
加される電圧も変化させるということを意味する。従っ
て再び全LEDの発光光量を変化させようとした場合に
は、既に印加されている電圧の値は各LED毎で異なる
状態にあるため、各LEDによって発光光量の変化率が
一定にはならない。そのため再度可変抵抗を調節して発
光光量の微調整を行わなければならないというような繰
り返しの作業が必要となってしまう。
【0006】また一般に、一個のLEDに必要な電流値
は数10mAであるので、少数のLEDを用いて描画す
る場合は問題ないが、精密な画像を描画できるマルチビ
ーム作画記録装置、例えば前記公報に開示された装置で
は、2048個という多数のLEDが用いられているの
で、描画作業中全てのLEDを点灯させると、瞬時に数
10Aという大電流が流れることになり、電源電圧へ影
響を及ぼすおそれがある。
【0007】そのため前記マルチビーム作画記録装置で
は、任意に電圧を変えることができ、かつ大電流による
影響を回避できるように可変安定化電源を用いている
が、それでもなお大電流による影響を受け、一時的に電
源電圧が変化してしまうという現象が起こる。このた
め、意図しない発光光量の変化が起きて、描画作業中に
LEDの発光光量を一定の量に保つことができなくなる
ことがある。更に、意図しない発光光量の変化量も各L
EDによってばらつきがあるため、所望の光量を維持す
るための安定した光量制御ができなくなってしまうとい
う問題も起こる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の事情に鑑み、電源電圧の変動によってLEDからの発
光光量が変動することがない、安定したマルチビーム作
画記録装置における光量制御装置を提供することを目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のマル
チビーム作画・記録装置における光量制御装置は、ま
ず、入力された所望の光量を相対光度によって表す手段
を有する。「相対光度」とは、各LEDに対し、一定の
基準となる電流値を流した場合に得られる発光光量を各
LEDにおける光度1とするもので、相対光度1に対応
する実際の発光光量は、それぞれの個体差により各LE
D毎で異なっている。
【0010】さらに、本発明に係る光量制御装置は、各
LEDに流れる電流を制御するためのデータを作成する
手段と、コレクタ・エミッタ側がLEDに接続されたト
ランジスタと、を有している。ここで、該データは、ト
ランジスタのベース電流を制御するデータであり、トラ
ンジスタは、該データに基いてLEDに流れる電流値を
変化させる。なお、トランジスタのコレクタ・エミッタ
間は常にコレクタ電流が飽和するような電圧を印加す
る。
【0011】上記の光量制御装置によれば、電源電圧を
変化させ可変抵抗を用いて微調整を行う場合に比べて、
意図しない発光光量の変化が起こらず、LEDからの発
光光量の安定した制御を行うことができる。
【0012】より具体的には、描画時に入力された所望
の光量Lに対応する相対光度Xは、相対光度1に対応
する発光光量をLとした場合、 X=L/L で表すことができる。また、各LEDに流れる電流を制
御するためのデータは、LEDに流れる電流値の変化率
に対する相対光度の変化率がどのLEDであっても同一
であることを利用した全LEDに共通の変換テーブル
に、上記相対光度Xを入力することによって作成され
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるマルチビ
ーム作画・記録装置における光量制御装置の実施形態に
ついて説明する。まず、LEDに流れる電流値と、各L
EDからの発光光量との関係について説明する。
【0014】個々のLEDの特性には、ばらつきがある
ことから、LEDに流れる電流値と実際の発光光量との
関係はLED毎で異なってしまう。よって、流した電流
値と発光光量との関係をそのまま利用して、全てのLE
Dの発光光量を所望の光量にするような光量制御を行う
には手間がかかりすぎてしまう。
【0015】図1は、電流値を2mAとした場合に得ら
れる発光光量を相対光度1としたときの、特定のLED
について流した電流値と相対光度との関係を表したグラ
フである。横軸は電流値を、縦軸は相対光度を表してい
る。
【0016】相対光度とは、一定の基準となる電流値を
流したときに、各LEDから実際に発光される光量をそ
れぞれ各LEDについての「光度1」とするものであ
る。なお、上述したように、各LED間に個体差がある
ために、相対光度1に対応する光量、すなわち基準とな
る電流値を流したときに実際にLEDから発光される基
準光量は、LED毎で異なった値になっている。
【0017】各LEDについて、相対光度1に対応する
基準光量がどの程度なのかが把握できれば、基準となる
電流値以外の値である電流を流したときに各LEDが発
光する様々な光量も、LED毎に把握されている基準光
量と比較することにより相対光度で表すことが可能であ
る。
【0018】こうして得られた相対光度を使用して、各
LED毎に、流した電流値と相対光度との関係を表して
みると、どのLEDについての流した電流値と相対光度
との関係も、図1で示した特定のLEDについて流した
電流値と相対光度との関係と同一の変化をすることがわ
かる。換言すれば、図1は、縦軸の相対光度に対応する
実際の発光光量はLED毎で異なるものの、グラフ自体
は全てのLEDに共通な電流値−相対光度特性曲線にな
る。
【0019】従って、各LEDについて予め基準となる
電流値をLEDに流したときに実際に得られる基準光量
(相対光度1)がわかっていれば、どのLEDについて
も、所望の光量を対応する相対光度で表すことができ、
図1のような全LED共通の電流値−相対光度特性曲線
を使用した変換テーブルを用いることで、所望の光量を
発光させるために必要な電流値を、求めることができ
る。
【0020】具体的には、特定のLEDについて、相対
光度1に対応する発光光量がLである場合、所望の光
量Lから相対光度Xへは、 X=L/L・・・・・・・(1) で変換することができる。求められた相対光度Xを図1
のような電流値−相対光度特性曲線を使用した変換テー
ブルに入力することで、特定のLEDから所望の光量を
得るのに必要な電流値が求められることになる。例え
ば、図1において、描画時に所望の光量が相対光度3に
相当する場合、特定のLEDに流す電流値を10mAに
すればよいことが容易に求めることができる。
【0021】図2は上述した特徴を利用して光量制御を
行うための装置であり、LED1、LED用電源2、メ
インCPU10、光量制御基板20、ドライバ30から
構成されている。光量制御基板20は、制御部CPU2
1、EEPROM等の不揮発性メモリ22、光量制御部
29から構成され、メインCPU10からの指示に従い
LED1の発光光量を制御している。光量制御部29
は、D/Aコンバータ23、アンプ24、トランジスタ
25を有している。
【0022】実際の装置では、光量制御部29及びドラ
イバ30は、一つにつき一個のLEDの制御が可能であ
るため、LED1の数だけ設けられている。また、制御
部CPU21は、複数の光量制御部29に関するデータ
を処理することができ、不揮発性メモリ22は、複数の
光量制御部29に関するデータを保存することができる
ため、光量制御基板20は、1対の制御部CPU21と
不揮発性メモリ22とに対し、複数の光量制御部29が
設けられている。
【0023】発光光量を制御するにあたり、装置に搭載
されている全てのLED1について共通である電流値−
相対光度特性曲線を使用した変換テーブルを不揮発性メ
モリ22に保存しておく。また、入力された所望の光量
を各LED毎の相対光度Xに変換する式(1)(以下、
単に変換式という)を、LED一個ずつ点灯させて得ら
れた実測結果を基に作成し、不揮発性メモリ22に保存
しておく。
【0024】変換テーブルを保存する作業は、変換テー
ブルが全てのLED1に共通して使用されるもので且つ
不変であるため、初期設定時に行えば足りるが、変換式
(1)を作成、保存する作業は、各LED毎に変換式
(1)が異なるため、初期設定時、およびLED1の交
換時には当然に行われるが、長期にわたって使用するこ
とでLEDが劣化することをふまえると、定期的に行う
ことが望ましい。
【0025】描画時に描画データが入力されると、メイ
ンCPU10は描画データで指示する所望の光量を光量
制御基板20内にある制御部CPU21に送信する。制
御部CPU21は、不揮発性メモリ22に保存されてい
る各LED1毎に作成された変換式(1)を用いて、所
望の光量を対応する相対光度Xに変換する。次に、変換
テーブルに相対光度Xを入力して、所望の光量を得るた
めに必要な電流値に変換する。制御部CPU21は決定
された電流値がLED1に流れるように光量制御基板2
0を作動させるための制御データを作り出し、光量制御
基板20内のD/Aコンバータ23へ出力する。この制
御データは、トランジスタ25においてコレクタ電流を
制御するベース電流を流すために必要な電圧を指示する
デジタルデータである。なおメインCPU10は、描画
データに従ってドライバ30にLED1の点滅を指示す
るドライブ信号を送信する。
【0026】ドライバ30は、送信されたドライブ信号
に従って、LED1の点滅(オン/オフ)を制御する素
子で、トランジスタを使用している。ドライバ30のベ
ースはメインCPU10に、コレクタはLED1を介し
LED用電源2につながっている。
【0027】メインCPU10から送信されたドライブ
信号がLED1を消灯(オフ)させる信号である時には
ドライバ30内にベース電流が流れず、ドライバ30の
コレクタ電流も流れることはない。すなわちLED用電
源2からの電流がLED1に流れないのでLED1は消
灯状態になる。
【0028】メインCPU10から送信されたドライブ
信号がLED1を点灯(オン)させる信号であるときに
はドライバ30内にベース電流が流れ、コレクタ電流も
流れる。すなわちLED用電源2から電流がLED1に
流れて、LED1は点灯状態になる。
【0029】一方制御データを受信したD/Aコンバー
タ23は、制御データを対応するアナログ信号に変換
し、アンプ24へ出力する。例えば、制御データが8b
itである場合、256階調で表された電圧に変換され
る。アンプ24は、入力されたアナログ信号(256階
調で表された電圧)に対応する電流を、トランジスタ2
5を動作させる程度に十分に増幅させて、トランジスタ
25のベースに流す。
【0030】トランジスタ25はnpn型であり、コレ
クタはLED1を介してLED電源5に、エミッタはド
ライバ30に接続されている。トランジスタ25のコレ
クタ電流はトランジスタ25のベース電流と比例する関
係にあることから、ベース電流値に対応する値だけコレ
クタ電流は流れることになる。
【0031】光量制御基板20においては、トランジス
タ25で発生するベース電流値は、入力された所望の光
量に基づいて、メインCPU10が変換テーブルを使っ
て作成したデータによって決定されている。またトラン
ジスタ25で発生するベース電流値によって決定される
コレクタ電流値はLED1に流れる電流値と同一であ
る。従ってLED1にドライバ30の作用で電流が流れ
点灯している状態の時に、トランジスタ25で発生する
ベース電流を変化させることでLED1の発光光量の制
御を行うことができる。
【0032】しかもトランジスタ25のコレクタ電流
は、一度飽和状態になるとそれ以上コレクタ、エミッタ
間に電圧をかけたとしても、値が変化することはないと
いう特徴を持っている。そこでLED用電源2からは、
常にトランジスタ25のコレクタ電流が飽和することが
できる程度に十分な電圧をコレクタ・エミッタ間に掛け
ておけば、コレクタ電流はLED用電源2の電圧が変動
しても影響を受けることはなく、ベース電流によっての
み変化することになる。すなわち常に安定した制御を行
うことができる。
【0033】以上が本実施形態の説明である。なお、本
発明では、トランジスタ25を用いて電流値を変化させ
ているが、フォトカプラのようにトランジスタ25と同
様の働きをする部品を用いても良い。
【0034】
【発明の効果】上述の通り、各LEDの制御回路内にト
ランジスタや、フォトカプラを用いることにより、各L
EDに流れる電流値を変化させることで発光光量を制御
することが可能となる。しかも電源からは常に、コレク
タ電流を飽和させる程度に十分な電圧を掛けておくこと
により、意図しない電源電圧の変化が生じても発光光量
に影響が出ることはなく、常に安定した制御ができ一定
の発光光量を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光ダイオードに流れる電流値と相対光度の関
係を表すグラフである。
【図2】実施形態の光量制御装置を表す回路図である。
【符号の説明】
1 LED 2 LED電源 10 メインCPU 20 光量制御基板 21 制御部CPU 22 不揮発性メモリ 23 D/Aコンバータ 24 アンプ 25 npn型トランジスタ 29 光量制御部 30 ドライバ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被走査面を露光するビームを照射する複
    数の発光ダイオードを有するマルチビーム作画・記録装
    置において、 入力された所望の光量を、各前記発光ダイオードに基準
    となる電流値を流した場合に得られる発光光量を各前記
    発光ダイオードにおける光度1と定義する相対光度によ
    って表す手段と、 前記相対光度を元に各前記発光ダイオードに流れる電流
    を制御するためのデータを作成する手段と、 コレクタ・エミッタ側が前記発光ダイオードに接続され
    たトランジスタと、を有し、 前記データは、前記トランジスタのベース電流を制御す
    るデータであり、 前記トランジスタは、前記データに基いて前記発光ダイ
    オードに流れる電流値を変化させ、 前記トランジスタのコレクタ・エミッタ間は常にコレク
    タ電流が飽和するような電圧を印加することを特徴とす
    る、マルチビーム作画・記録装置における光量制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記所望の光量をLとし、対応する相
    対光度をXとし、相対光度1に対応する発光光量をL
    とした場合、前記相対光度Xは、 X=L/L で表されることを特徴とする請求項1に記載のマルチビ
    ーム作画・記録装置における光量制御装置。
  3. 【請求項3】 前記データは、どの前記発光ダイオード
    についても前記発光ダイオードに流れる電流値の変化率
    に対する前記相対光度の変化率が同一であることを利用
    した、全ての前記発光ダイオードに共通の変換テーブル
    に、前記所望の光量に対応する相対光度を入力すること
    により、作成されることを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載のマルチビーム作画・記録装置における光
    量制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012173563A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Tokyo Electron Ltd 局所露光装置
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