JP2002232071A - レコーダのレーザダイオードを温度的に安定化する方法 - Google Patents

レコーダのレーザダイオードを温度的に安定化する方法

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JP2002232071A JP2001385078A JP2001385078A JP2002232071A JP 2002232071 A JP2002232071 A JP 2002232071A JP 2001385078 A JP2001385078 A JP 2001385078A JP 2001385078 A JP2001385078 A JP 2001385078A JP 2002232071 A JP2002232071 A JP 2002232071A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオードによる記録媒体の露光方法
を改善して、中程度の時定数の領域におけるレーザダイ
オード出力を簡単に温度的に安定化させること。 【解決手段】 レコーダのレーザダイオードを温度的に
安定化する方法であって、レーザダイオードによって光
ビーム（３）を形成し、レーザダイオードを、ベース電
流（ＩＢ）と変調電流（ＩＭ）との重畳によって変調
し、記録媒体（１）を、変調された光ビーム（３）によ
って点および行毎に露光し、ここで１ずつの行が露光さ
れる露光時間（１０）間に帰線時間（１１）が設けられ
ており、この帰線時間では光ビーム（３）をつぎの行の
はじめに案内する形式の、レコーダのレーザダイオード
を温度的に安定化する方法において、レーザダイオード
を帰線時間（１１）内に変調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子複製技術の分
野に関連し、電子式露光装置において光ビームを用いて
記録媒体を点または線毎に露光する際にレーザダイオー
ドを温度的に安定化する方法に関する。この露光装置
は、露光器、レコーダまたはイメージセッタとも称され
る。レコーダによって例えば印刷版、すなわち印刷すべ
き面のすべてのテキスト、グラフィック、ピクセルを含
むフィルム、または印刷板が露光される。多色刷りの場
合、各印刷インキに対して別個の印刷版が露光される。
【０００２】
【従来の技術】レコーダでは、画像信号によって変調さ
れた光ビームは、露光すべき記録媒体をわたって点また
は線毎に案内される。ここでこの記録媒体は、光ビーム
に対して運動するホルダーに固定される。内部ドラム式
装置の場合、記録媒体は、部分円筒状のホルダーまたは
露光湾曲部に固定され、光ビームは、回転する光ビーム
偏向装置により、点または線毎に記録媒体にわたって案
内される。しかしながらこのレコーダは、外部ドラム式
装置（またはフラットベット式装置として構成すること
も可能である。
【０００３】光ビームを形成するための光源としてはレ
ーザダイオードが使用されることが多く、これは画像信
号によって変調される。慣例の印刷技術では、印刷イン
キの種々の濃度は、網点の大きさを変えることによって
形成される。すなわち印刷面の各点においてインキは印
刷されることもあれば、印刷されないこともある。この
ため画像信号は、インキありまたはインキなしないしは
露光するまたは露光しないというただ２つの信号値だけ
を有する。これに相応してレーザダイオードは露光の際
に変調されて、このレーザダイオードが、露光すべきピ
クセルに対して光ビームを送出し、かつ露光すべきでな
いピクセルに対して光ビームを送出しないようにされ
る。画像信号によるレーザダイオードの制御は、従来技
術ではつぎのように行われる。すなわち光ビームが記録
媒体の露光すべき行をスイープする露光時間内でレーザ
ダイオードが行単位に活動化かつ変調され、またつぎに
露光すべき行に光ビームが案内される帰線時間内でこの
レーザダイオードが非活動化されるように行われるので
ある。
【０００４】レーザダイオードによる露光時の公知の問
題は、送出される光出力および波長もレーザダイオード
の温度によって変わってしまうことである。この際にこ
の温度変化に対して種々異なる時定数が適用される。す
なわち、レーザダイオードのＰＮ接合部の温度が変調電
流のオンオフによって極めて迅速に変化する場合の極め
て短い時定数、中程度の電流負荷変化によりレーザダイ
オードの構成部分の温度が変化する場合の中程度の時定
数、および例えば周囲温度が変化する場合の長い時定数
が適用されるのである。通例、これらの短い、中程度お
よび長い時定数を明瞭に区切ることはできず、種々異な
る時定数を有する、温度依存性の間の滑らかな移行が存
在する。個々のケースにおいてこれはレーザダイオード
の構造に大きく依存する。すなわちこれは、支持プレー
トへのレーザチップの機械−温度的結合と、別の構造部
分を介するケーシングまでの熱結合とに大きく依存する
のである。さらにこの温度時定数は、レーザダイオード
がレコーダに組み込まれる構造上の構成と、レコーダの
構成部分を介する熱伝導と、換気とによって影響を受け
る。
【０００５】印刷版を露光するためには一定な光出力が
不可欠である。それは光出力の変動は、露光が終わった
印刷版における不所望の線、パターンなどで感知されて
しまうからである。さらに、記録媒体の露光感度が光の
波長に依存するのに応じて、温度変動に起因して変化す
る波長により同様の支障になるパターンが生じてしまう
のである。
【０００６】極めて短時間の出力変動を補償するための
方法は公知であり、ここでこの出力変動は、レーザダイ
オードのＰＮ接合部の温度変化により個々の変調パルス
においてすでに発生してしまう。この方法では、温度の
上昇によって発生する出力低下ないしは温度低下によっ
て発生する出力増加が、付加的な補正電流によって相殺
される。ここでは出力変化の時間的経過は、相応する逆
方向の補正電流の経過によって補償され、ここでこの時
間経過は、補正電流に対する電流発生器の抵抗−キャパ
シタ回路によって模倣される。このような方法は米国特
許明細書ＵＳ５３０９４５８に記載されている。
【０００７】中程度および長い時定数を有する出力変動
を補償するために、従来技術では光出力の制御が使用さ
れる。ここでは光ビームの一部が、露光ビーム出力側か
ら出力結合されて光センサに案内される。この光センサ
によって測定した光出力は、測定量として制御ループに
入力され、この制御ループによってこのレーザダイオー
ドの出力が所定の値に制御される。このために例えば、
制御フェーズ中、各変調フェーズの前に光出力が所定の
レーザダイオードの電流において測定されてこのレーザ
出力が制御される。このような方法は米国特許明細書Ｕ
Ｓ５４９５４６３に記載されている。
【０００８】上記の制御方式は主に、変調フェーズから
変調フェーズにかけての比較的遅い温度変化を補償する
のに有利である。印刷版用のレコーダの場合は、露光す
べき１行は、１変調フェーズに相応する。この制御方式
は、露光すべき各行の前にだけ介入して偏差を補償する
ことができる。さらにこの制御方式は実現においてコス
トがかかり、殊に行から行にかけての出力変動も制御し
たい場合にはコストがかかってしまい、ここでこの出力
変動は、露光すべきピクセルの画像内容に依存する数
と、複数の行間で変わる、露光すべきピクセルの分散に
よって発生する。補正電流方式は、１つまたは少数のピ
クセルの時間領域における、極めて短時間の出力変動だ
けに対して有利であり、したがって中程度の時定数を有
する出力変動を補償することはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、レー
ザダイオードによる記録媒体の露光方法を改善して、中
程度の時定数の領域におけるレーザダイオード出力を簡
単に温度的に安定化させることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
り、レコーダのレーザダイオードを温度的に安定化する
方法であって、レーザダイオードによって光ビームを形
成し、レーザダイオードを、ベース電流と変調電流との
重畳によって変調し、記録媒体を、変調された光ビーム
によって点および行毎に露光し、ここで１ずつの行が露
光される露光時間間に帰線時間が設けられており、この
帰線時間では光ビームをつぎの行にはじみに案内する形
式の、レコーダのレーザダイオードを温度的に安定化す
る方法において、レーザダイオードを帰線時間内に変調
することによって解決される。
【００１１】有利な発展形態および実施形態は従属請求
項に記載されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明を以下、図１〜７に基づい
て詳しく説明する。
【００１３】図１にはレーザダイオードの変調が電流−
出力線図において示されており、ここではレーザダイオ
ードの光出力Ｐｏｐｔがダイオード電流Ｉに依存してプ
ロットされている。図１では、温度Ｔ１に対する第１曲
線ＰＴ１(Ｉ)と、温度Ｔ２（＞Ｔ１）に対する第２曲線
ＰＴ２(Ｉ)とが示されている。これらの曲線はレーザダ
イオードに対する典型的な特性を示しており、すなわち
光出力は閾値電流以上になってはじめて出力され、その
後、この出力は電流がさらに増加するのに伴って大きく
増大する。比較的高い温度Ｔ２では、光出力は比較的高
い閾値電流になってはじめて送出される。すなわち曲線
ＰＴ２(Ｉ)は曲線ＰＴ１(Ｉ)に対してかなりシフトされ
ている。レーザダイオードの変調は、通例、ベース電流
ＩＢと変調電流ＩＭとを重畳することによって行われ
る。印刷版を露光する場合、この変調電流は、振幅Ａを
有する方形パルス列であり、この振幅によって、露光す
べきおよび露光すべきでないピクセルが表される。図１
に示されているのは、温度Ｔ１に対して出力パルスの高
い光出力が得られ、比較的高い温度Ｔ２に対して比較的
低い光出力が得られることである。
【００１４】図２には露光装置が断面図で示されてお
り、これは内部ドラム（Innentrommel）方式で動作す
る。記録媒体１は、静止した部分円筒形状のホルダまた
は露光湾曲部２の内側の面に例えば開放角１８０°で固
定されている。図示しないレーザダイオードによって形
成された光ビーム３は、回転する光ビーム偏向装置４に
より、円形の経路を矢印の方向（行方向）に点および行
毎に記録媒体１にわたって配向される。ここでこのレー
ザダイオードは、ベース電流ＩＢと変調電流ＩＭとの重
畳により変調され、光ビーム偏向装置４は、図面の面に
垂直な円筒軸５の方向（送り方向）に運動する。光ビー
ム偏向装置４は、例えば円筒軸５に対して斜めを向いた
ミラーであり、これは円筒軸５のまわりを旋回する。露
光湾曲部２内では記録媒体１に露光領域６が広がってい
る。露光領域６は、各露光期間（行）において露光時間
ないしは変調時間を表しており、この時間に光ビーム３
によって記録媒体１の行の露光が行われる。露光領域６
は、露光すべき印刷版の行の長さから得られ、印刷面の
フォーマットによっては記録媒体の利用可能な幅よりも
小さいことがある。露光領域６は、開放角０°における
開始マーキング７の後ではじまり、開放角１８０°にお
ける終了マーキング８の前で終了する。書き入れた矢印
方向に終了マーキング８ではじまり開始マーキング７で
終了する帰線領域９は帰線時間を示しており、この時間
では露光は行われず、また光ビーム３はつぎの行に案内
される。
【００１５】本発明の温度安定化を以下、詳しく説明す
る。
【００１６】図３には、本発明による温度安定化のない
従来技術のベース電流ＩＢおよび変調電流ＩＭの時間経
過を説明する時間線図が示されている。光ビーム３が開
始マーキング７と終了マーキング８との間にある時間区
間では、光ビームが露光領域６にある露光時間１０の間
にベース電流ＩＢが導通される。画像信号から導出され
る変調電流ＩＭが付加的に重畳される。ベース電流ＩＢ
は、露光時間１０の間にはじめて導通される。それはレ
ーザダイオードはベース電流においてすでにわずかな光
出力を送出し得るからである。このベース電流が露光時
間１０以外で導通されることになると、印刷版フォーマ
ットの外側で記録媒体１の不所望の露光が行われてしま
うことがあるからである。
【００１７】光ビーム３が終了マーキング８と開始マー
キング７との間にある時間区間、すなわち帰線領域９に
相応する帰線時間１１では、従来技術ではベース電流Ｉ
Ｂも変調電流ＩＭも導通されない。これによってレーザ
ダイオードの動作温度が帰線時間１１中に降下してしま
う。
【００１８】図４には、本発明の方法によるレーザダイ
オードの温度安定化を説明する時間線図が示されてい
る。帰線時間１１内には安定化時間１２が設けられてお
り、この時間にベース電流ＩＢが付加的に導通され、こ
れによってこのレーザダイオードは帰線時間１１中にも
暖められて温度降下が回避される。レーザダイオードは
ベース電流ＩＢだけの時には光出力を送出しないか、ま
たは極めてわずかな光出力を送出するが、ダイオードに
おける電流と電圧とによって決定される総電力に実質的
に等しい損失電力が消費され、これがレーザダイオード
を暖める。図１に示した送出される光出力Ｐｏｐｔは、
典型的なレーザダイオードでは、消費される総電力のほ
んの一部である。安定化時間１２の長さは有利に選択さ
れて、露光時間１０と安定化時間１２からなる和が、露
光される印刷版の種々のフォーマットから得られるすべ
ての行の長さに対して、すなわち例えば生じ得る最大の
行に相応して一定になるようにする。すなわち行の長さ
が大きい印刷版に対しては、行の長さが小さい印刷版に
対するよりも安定化時間１２を相応して短く選択するの
である。これによってベース電流は、露光される印刷版
のフォーマットに依存せずに、光ビーム偏向装置４の１
回転の間につねに同じ長さだけ導通され、これによって
レーザダイオードの動作温度が安定化される。しかしな
がら実践的には、この動作温度を十分に安定化させるた
めにはベース電流の導通時間を精確に一定にする必要の
ないことが多い。図４に示した時間経過とは異なり、帰
線時間１１内での安定化時間１２の時間的な位置を変更
することも可能である。
【００１９】本発明の別の特徴的構成では、印刷版の第
１行が露光される前にベース電流Ｉ Ｂがすでに導通さ
れ、これによりレーザダイオードは所定の動作温度にさ
れる。内部ドラム式レコーダでは光ビーム偏向装置４が
露光開始の前にその目標回転数にされ、かつ光ビーム偏
向装置４を円筒軸５に沿って運動させる送り駆動部がそ
の目標速度にされる。露光準備のこのフェーズ中、ベー
ス電流は帰線時間１１の間だけ導通され、ここでこの導
通時間は有利には、露光時間１０と安定化時間１２とか
らなる決定された和に相応して選択され、したがって例
えば生じ得る最大の行の長さに相応して選択される。図
５はこのための時間の流れを示している。つぎに第１行
の露光と共にベース電流ＩＢの導通時間を、図４に示し
た時間経過に相応して露光時間１０と安定化時間１２と
に分割する。ベース電流をこの露光準備中にすでに導通
することによって達成されるのは、このレーザダイオー
ドが露光の開始と共にすでに温度平衡状態にあることで
ある。
【００２０】レコーダがいわゆるスタート／ストップ動
作で動作する場合、同じ手段が本発明により適用され
る。画像信号の処理のために設けられたラスタ−イメー
ジプロセッサ（ＲＩＰ＝Raster Image Prozessor）とも
称される計算機が画像信号を光ビームの変調のために所
要の速度で連続的に供給できることが保証されない場
合、レコーダはつねにスタート／ストップ動作で作動さ
れなければならない。露光すべき後続の行に対して画像
信号を準備する際に遅延が発生すると、レコーダの送り
駆動部は、後続の行に対して画像信号が供給されるまで
停止される。この場合、送り駆動部は、運動する質量体
の慣性のためにわずかに後退し、つぎに再度動き始め、
その目標速度に達する。停止フェーズおよび再動き始め
フェーズ中、ベース電流ＩＢは帰線時間１１中だけ導通
され、その後は相応に比較的長く導通され、これによっ
てレーザダイオードは待機時間中、温度平衡状態に保た
れる。ベース電流を完全に帰線時間１１にシフトするこ
とによって阻止されるのは、場合によってはベース電流
においても送出されるレーザダイオードのわずかな光出
力が停止フェーズ中に累積され、これによって記録媒体
が露光されてしまうことである。
【００２１】本発明の別の特徴的構成によれば、レーザ
ダイオードの温度安定化をさらに改善することができ、
これが行われるのは帰線時間１１中に付加的に変調電流
ＩＭも導通される場合である。この際に有利にはレーザ
ダイオードは、先行するまたは後続の行の反転された画
像信号によって変調される。図６にはこのための時間の
流れが示されている。反転された画像信号による変調に
よって達成されるのは、光ビーム偏向装置４が１回転す
る間に、レーザダイオードが同じ長さの時間部分にベー
ス電流ＩＢおよび最大電流ＩＭａｘ＝ＩＢ＋Ａを流すこ
とである。これによってレーザダイオードの電力消費
は、光ビーム偏向装置４の１回転の間、変調電流ＩＭの
形状に依存せず、すなわち露光される行の画像内容に依
存しないで一定である。
【００２２】図７にはこの方式の変形例が示されてい
る。ここでは変調電流ＩＭは、生じ得る最大の行の長さ
に延長されており、ここでこれは信号部分１３を付け加
えることによって行われている。ここでもレーザダイオ
ードの電力消費は、光ビーム偏向装置４の１回転の間、
変調電流ＩＭの形状に依存せずに一定であるが、図６の
変形例の場合よりも大きな値を有する。図７の変形例の
効果はさらに最適化することができ、これは付け加える
信号部分１３を時間部分１４だけ短縮する場合であり、
この時間部分により、露出時間１０および安定化時間１
２中に放射される光出力が補償される。熱損失出力は、
放射された光出力を差し引くと消費された総電力と等し
いため、光ビーム偏向装置４の１回転中の熱損失は一定
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザダイオードの変調を示す電流−出力線図
である。
【図２】内部ドラム方式の露光装置を原理を示す断面図
である。
【図３】従来技術によるベース電流および変調電流に対
する時間線図である。
【図４】本発明によるベース電流および変調電流に対す
る時間線図である。
【図５】露光準備中および露光中のベース電流および変
調電流に対する時間線図である。
【図６】本発明の特徴的構成によるベース電流および変
調電流に対する時間線図である。
【図７】本発明の別の変形例に対してベース電流および
変調電流の時間線図である。
【符号の説明】
Ｐｏｐｔ 光出力 Ｉ ダイオード電流 ＰＴ１(Ｉ) 温度Ｔ１に対する第１曲線 ＰＴ２(Ｉ) 温度Ｔ２に対する第２曲線 ＩＢ ベース電流 ＩＭ 変調電流 １ 記録媒体 ２ 露光湾曲部 ３ 光ビーム ４ 光ビーム偏向装置 ５ 円筒軸 ６ 露光領域 ７ 開始マーキング ８ 終了マーキング ９ 帰線領域 １０ 露光時間 １１ 帰線時間 １２ 安定化時間 １３ 信号部分 １４ 時間部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009232 Ｋｕｒｆｕｅｒｓｔｅｎ−Ａｎｌａｇｅ 52−60，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｆｅｄｅ ｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒ ｍａｎｙ (72)発明者 クラウス−ギュンター ライス ドイツ連邦共和国 キール エッケルンフ ェルダー シュトラーセ 341 Ｆターム(参考） 5F073 BA07 EA15 EA29 GA26 GA27

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レコーダのレーザダイオードを温度的に
    安定化する方法であって、 前記レーザダイオードによって光ビーム（３）を形成
    し、 前記レーザダイオードを、ベース電流（ＩＢ）と変調電
    流（ＩＭ）との重畳によって変調し、 記録媒体（１）を、変調された前記光ビーム（３）によ
    って点および行毎に露光し、ここで１ずつの行が露光さ
    れる露光時間（１０）間に帰線時間（１１）が設けられ
    ており、該帰線時間では光ビーム（３）をつぎの行のは
    じめに案内する形式の、レコーダのレーザダイオードを
    温度的に安定化する方法において、 前記レーザダイオードを前記の帰線時間（１１）内に変
    調することを特徴とする、 レコーダのレーザダイオードを温度的に安定化する方
    法。
  2. 【請求項２】 前記レーザダイオードを、安定化時間
    （１２）中に前記ベース電流（ＩＢ）によって変調す
    る、 請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ベース電流（ＩＢ）による変調時間の和
    は、露光時間（１０）中および安定化時間（１２）中、
    一定である、 請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ベース電流（ＩＢ）による変調時間の和
    は、前記の露光時間（１０）中および安定化時間（１
    ２）中、露光可能な最大の行の長さに相応する、 請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記レーザダイオードを、第１行の露光
    の前、安定化時間（１２）中、ベース電流（ＩＢ）によ
    って変調する、 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記レコーダのスタート／ストップ動作
    モードでは、レーザダイオードを、安定化時間（１２）
    中のストップフェーズおよび再動き始めフェーズ中にベ
    ース電流（ＩＢ）によって変調する、 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 帰線時間（１１）中、レーザダイオード
    を付加的に変調電流（ＩＭ）によって変調する、 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記変調電流（ＩＭ）を、先行するまた
    は後続の行の反転した画像信号から導出する、 請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 信号部分（１３）を付け加えることによ
    って前記の変調電流（ＩＭ）を、生じ得る最大の行の長
    さに延長する、 請求項７または８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記の付け加えられる信号部分（１
    ３）を時間部分（１４）だけ短縮し、ここで該時間部分
    （１４）は、露光時間（１０）および安定化時間（１
    ２）中に放射されるレーザダイオードの光出力に相応す
    る、 請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記レコーダは、内部ドラム式レコー
    ダである、 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
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