JP2004142392A - 画像記録方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のレーザーダイオードにより形成される光源列を主走査方向と異なる方向に配列した露光ヘッドから出力される光ビームを、記録材料に対し主走査方向に沿って相対的に移動して照射し、2次元的に記録する画像記録方法であって、前記レーザーダイオードを画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動し、前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出し、前記検出した光量を基にして前記レーザーダイオードの光量調整を行うことを特徴とする画像記録方法及びこの方法を実行する装置を提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録方法及び装置に係り、特に、光ファイバーアレイを光源に用いた画像記録技術の分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、印刷の分野においては、PS版(Presensitized Plate)を用いた平板製版が広く行われている。例えば、カラー印刷の場合、カラー画像をスキャナでR(レッド)、G(グリーン)及びB(ブルー)の3色に分解して読み取り、これらの3色の画像信号をC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)及びK(墨)の4色の色分解網点信号に変換し、得られた各色の色分解網点信号に基づいて変調された光ビームを用いて各色毎にリスフィルムと呼ばれる感光材料に露光焼き付けして、各色のリスフィルムを得、各色毎に得られたリスフィルムを用いてPS版に各色の網点画像を露光焼き付けして、平板印刷用のC、M、Y、Kの4色の刷版を製版している。
【0003】
これに対し、近年では、製版工程の簡素化や製版時間の短縮化のために、リスフィルムを介さずに、スキャナシステムで得られたC、M、Y、Kの4色の色分解網点信号を用いてレーザビーム等の光ビームによって直接PS版に描画して刷版を製版するCTP(Computer to Plate)が行われるようになってきている。
【0004】
一方、印刷画像の高品質化、高精細化のために、記録密度を2400dpi さらに3600dpi さらには5000dpi まで高密度化することが求められている。このような高密度化が求められる中で、製版時間の短縮化が求められている。なお、高密度の描画を短時間で行う要求は、印刷分野に限られず、多くの画像記録分野でも存在する。
【0005】
このとき、1本の光ビームでの高密度描画を行う装置は、PS版を装着して主走査回転させるドラムの回転数を例えば、10000rpm以上の高速回転にする必要があるため、構造的にも制御的にも、コスト的にも実現することは難しい。そこで、複数本の光ビームで複数ラインを同時に露光記録することにより露光記録時間を短縮するマルチビーム露光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
このような、マルチビーム露光装置は、所定数一列に並べられた各ファイバーカップルドLD(FCLD)から射出された光を光ファイバーで露光ヘッドに誘導し、露光ヘッドにおいて光ファイバーの出射端面を主走査方向と直交する副走査方向(ドラム回転軸方向)に並べて配置したファイバーアレイから出射した光を結像光学系により、回転ドラム上に保持された記録材料上に結像し、露光ヘッドを副走査方向に移動しつつ、画像記録を行うものである。
【0007】
しかし、このようなLDファイバーアレイを用いた露光装置においては、各LD単体ごとに応答性が異なり、またLDドライバ基板に起因する立ち上がり特性の違い等により各LD光源(チャンネル)間における応答性のバラツキが存在する。
従来は、各光源間の光量むらに起因する画像むらを回避するために、複数のLD光源(チャンネル)間における光量バラツキを補償する必要がある。
そのため、光学系及びドラムを静止して、光源を定常的に発光させた状態(CW光、Continuous Wave)でLD光源の光量をモニタして、それにより光量調整を行っていた。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−305449号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は上述したように、定常的に発光させたCW光で長時間後の安定した状態で、光源の光量モニタを行っていたため、長時間の後には、全てのLD光源(チャンネル)の光パワーは一定になっており、各LD光源(チャンネル)間の応答性バラツキを検出することができず、そのため従来は応答性のバラツキを補償することができなかった。
しかし、高精細化により小さな網点記録が要求され、立ち上がり部の光量が重要になる。例えば、数画素程度の画像記録時、図4(a)に示すように、2画素分オンで2画素分オフという信号が繰り返される場合には、図4(b)に示すように、十分に応答が早く、規定のパワーレベルで記録できるチャンネルもあれば、図4(c)に示すように、応答が遅く、規定のパワーレベルに達しないチャンネルもあり、各チャンネル間で大きなバラツキを持ってしまう。
【0010】
このバラツキは1スワス(ファイバーアレイの1束)の中での固定的なパターンとなり、画像上むらとして現れてしまう。特に、例えばCTP(Computer toPlate) における300lpi(lines per inch) 、FM(Frequency Modulation) のような高精細な画像を出力する際に、むらが現れて問題となる。
しかし、従来のように、連続的に点灯されるCW光で光量モニタをして光量調整する方法では、LD光源の応答性バラツキは検出できず、高速変調時には、CW光量と高速変調時の光量の差異が各LD光源(チャンネル)間の応答性バラツキとして現れ、画像むらが発生してしまうという問題がある。
【0011】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、高速変調時においても、各チャンネル間の応答性バラツキによる影響を抑制し、画像むらを回避して、高速変調時の画像品質を向上させることのできる画像記録方法及び装置を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第一の態様は、複数のレーザーダイオードにより形成される光源列を主走査方向と異なる方向に配列した露光ヘッドから出力される光ビームを、記録材料に対し主走査方向に沿って相対的に移動して照射し、2次元的に記録する画像記録方法であって、前記レーザーダイオードを画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動し、前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出し、前記検出した光量を基にして前記レーザーダイオードの光量調整を行うことを特徴とする画像記録方法を提供する。
【0013】
また、前記画像記録方法は、前記レーザーダイオードから出力される光ビームを、前記露光ヘッドまで光ファイバーによって伝送するようにしたことが好ましい。
【0014】
また、前記画像記録方法は、前記記録材料を、前記副走査方向に略平行な直線を回転軸として回転するドラムの外周面に保持して、記録するようにしたことが好ましい。
【0015】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第二の態様は、複数のレーザーダイオードにより形成される光源列を主走査方向と異なる方向に配列した露光ヘッドから出力される光ビームを、記録材料に対し主走査方向に沿って相対的に移動して照射し、2次元的に記録する画像記録方法であって、前記記録材料上に相当する光ビームの光量を調整する光量調整手段と、前記レーザーダイオードを、画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動する光源駆動手段と、前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出する光量検出手段と、を有し、前記レーザーダイオードを画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動しながら、前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出し、該検出された光量に基づいて前記レーザーダイオードの光量を調整することを特徴とする画像記録装置を提供する。
【0016】
また、画像記録装置は、前記レーザーダイオードから出力される光ビームを、前記露光ヘッドまで、光ファイバーによって伝送するようにしたことが好ましい。
【0017】
また、前記画像記録装置は、前記記録材料を、前記副走査方向に略平行な直線を回転軸として回転するドラムの外周面に保持して、記録するようにしたことが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像記録方法及び装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【0019】
図1は、本発明に係る画像記録装置の一実施形態を模式的に示す概略斜視図である。
図1に示す画像記録装置10は、副走査方向に所定の間隔を空けて配置される所定数のマルチビームを射出する光源部12と、所定数のマルチビームによって露光記録される記録材料Aを主走査する主走査部14と、光源部12から射出される所定数のマルチビームを主走査部14の記録材料A上に結像する結像光学系16とを有する。
【0020】
また、図1において、光源部12は、所定数(i本)のマルチビームを、それぞれ射出するLD(レーザーダイオード)等の半導体レーザ(図示せず)を含む、所定数(i個)の半導体レーザ/ファイバー結合ユニット(以下、単にLD/ファイバー結合ユニットという。)20a、20b、・・・、20iと、これらの各LD/ファイバー結合ユニット20(20a〜20i)において、それぞれその入射端面が結合されている所定長の光ファイバー22a、22b、・・・、22iと、これらのLD/ファイバー結合ユニット20a〜20iをそれぞれ固定し、各々のLD/ファイバー結合ユニット20a〜20iを所定温度に保持するためのヒートシンク24とを備えている。
【0021】
また、光源部12は、さらに、光ファイバー22a〜22iをその途中で支持板27に束ねたコネクタアレイ28と、光ファイバー22a〜22iの出射端面から射出される所定数のマルチビームが記録材料A上で副走査方向に所定間隔を空けて配置されるように、光ファイバー22a〜22iの出射端面を副走査方向に所定間隔を空けて支持板29に配置したファイバーアレイ30とを有する。
【0022】
ここで、各LD/ファイバー結合ユニット20は、それぞれ図示しない半導体レーザ(以下、単にLDとする。)と各光ファイバー22(22a〜22i)とを結合するもので、LDとこのLDが射出するレーザビームを各光ファイバー22の入射端面のコアに結像するレンズ(図示せず)と各光ファイバー22の結合部からなる。
【0023】
図示例の光源部12は、LD結合光ファイバーアレイ方式であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、マルチビームを射出することができる光ビーム射出光源であればどのようなものでもよく、マルチモード光ファイバーアレイやシングルモード光ファイバーアレイ等の光ファイバーアレイ、モノリシックLDアレイ、LDアレイ等を含め、ファイバーカップルされていない単なるLDだけのマルチビーム露光系を用いることができる。
【0024】
また、本発明のLD/ファイバー結合ユニット20に用いられるLDとしては、特に制限的ではなく、シングルモードLD、マルチモードLDでも、ブロードエリアLDでもよく、公知のLDを用いることができる。また、LD自体にコリメータレンズやアパーチャを有するものであってもよい。また、光ファイバ22も、特に制限的ではなく、十分に光を誘導できればできるだけ細い方がファイバーアレイ30での光ファイバー22の配置を近接できるので好ましい。このときでも、コア径は光ファイバー22の全径に対してできるだけ太い方がよい。また、LD/ファイバー結合ユニット20を載置するヒートシンク24も、特に制限的ではなく、例えば、アルミニウム板等の金属板やペルチェ冷却素子等を用いることができる。また、コネクタアレイ28の支持板27やファイバーアレイ30の支持板29にも特に制限はなく、公知の支持板を用いることができる。
【0025】
主走査部14は、いわゆるアウタードラム方式の露光記録を行うためのもので、その外周面にPS版等の記録材料Aを装着して主走査方向に回転するドラム32と、このドラム32を回転駆動する駆動源(図示せず)と、少なくとも結像光学系16を含む結像ユニット34とドラム32とを主走査方向と直交する副走査方向に相対的に移動させる副走査機構36とを有する。
ここで、図1に示すように、結像ユニット34をドラム32に対して副走査方向に移動させる場合には、結像ユニット34としては、少なくとも光源部12のファイバーアレイ30及び結像光学系16を一体化して、1つの移動支持台33に固定するのが好ましい。
【0026】
このとき、副走査機構36は、ドラム32の回転軸に略平行な矢印cで示す方向(副走査方向)に延在する線状突起33a及び雌ねじ部33bを持ち、結像ユニット34を一体化して固定する移動支持台33と、移動支持台33の雌ねじ部33bと螺合するボールネジ(駆動ねじ)35と、移動支持台33の線状突起33aと嵌合する、矢印cで示す副走査方向に延在する溝37aを持ち、ボールねじ35の回転によって移動支持台33を移動可能に支持する基台37とを備える。ここで、移動支持台33の線状突起33a及びこれと嵌合する基台37の溝37aの形状は、図示例の三角形に限定されず、どのような形状でもよいし、移動手段もボールねじ35と螺合する雌ねじ部33bを持つ移動支持台(トラベリングナット)33に限定されず、移動支持台を平行移動させることができるものであれば、どのようなものでもよい。
【0027】
また、結像ユニット34をドラム32に対して副走査方向に移動させる場合にも、結像ユニット34として、光源部12のLD/ファイバー結合ユニット20、光ファイバー22、ヒートシンク24及びコネクタアレイ28等の光源部12の全構成要素も一体化して、例えば、1つの支持台に固定して、一体化したまま移動させる、例えば1つの支持台を移動させてもよい。逆にドラム32を結像ユニット34に対して副走査方向に移動させる場合には、ドラム32を回転可能に支持する支持台(図示せず)にドラム32の駆動源を一緒に載置するかまたは支持台と駆動源を固定するかのいずれかによって両者を一体化して移動させるようにしてもよい。
【0028】
主走査部14において用いられる記録材料Aは、特に限定されるものではなく、例えばPS版のようにフォトンモード等の中程度のパワーを持つレーザによる露光記録、露光現像によって露光部が光化学反応してポリマー硬化させる等の現象を生じてインク受容性または水受容性となる感光性材料やヒートモード等の比較的大パワーのレーザでの露光による熱エネルギーによって露光部がインク受容性または水受容性となる感光性材料や感熱性材料や熱アブレーション材料等の製版材料を始めとして、画像記録用の感光性材料、感光・感熱性材料、感光性熱現像材料、感熱性材料、熱アブレーション材料等のフォトンモードまたはヒートモードの光ビームによって画像を潜像または顕像として記録可能な公知の記録材料はいずれも使用可能である。なお、ドラム32自体が感光体ドラムであってもよい。
【0029】
結像光学系16は、光源部12から射出されたマルチビームを最終的に所定のスポットサイズで結像する縮小光学系であって、ファイバーアレイ30の光の進行方向下流側に配置され、ファイバーアレイ30の全ての光ビームに作用してコリメート光(平行光)とするコリメータレンズ38と、このコリメータレンズ38とドラム32の外周の記録面Aとの間に配置され、主走査部14の記録材料A上に光ビームを結像する結像レンズ40とを備えている。
なお、結像光学系16は、図示例のものに限定されず、光源部12から射出されたマルチビームを最終的に所定のスポットサイズで結像できる縮小光学系であれば、どのようなものでもよい。例えば、複数段の縮小光学系を備えてもよい。
【0030】
本発明は、出力条件の中で最も厳しい条件となる出力画像に対応した画像変調または変調周波数でレーザーダイオード(LD光源)を駆動しながら、光量をモニタし、LD光源のチャンネル間の応答性のバラツキを補償するように光量調整をするものである。
そのために、本実施形態の画像記録装置10は、以上説明した構成の他に、以下説明するような、上記光量調整を行うための構成を備えている。
【0031】
すなわち、まず光源部12(LD光源)から出力された光ビームの光量をモニタするために、結像レンズ40とドラム32(記録材料A)との間の光ビームの光路中に進退自在に挿入可能な光量検出手段42、及びこの光量検出手段42を前記光路中に進退自在に挿入させる移動手段44が設けられている。
光量検出手段42は、記録材料A上に照射される光ビームの光量を検出するもので、特に限定はされず、フォトダイオード等の光センサが好適に例示される。
【0032】
また、移動手段44も、光量検出手段42を前記光路中に進退自在に挿入させることができるものであればどのようなものでもよい。例えば、移動支持台33上に支点を有し、この支点にその中央部を回動可能に支持されたバーの一方の端に光量検出手段42を設置し、バーの他方の端を付勢して、バーを支点の回りに回動させることによって光量検出手段42を移動させるようにするものであってもよいし、もちろんその他の移動機構でもよい。
通常は、光量検出手段42は、露光記録に支障のない位置に退避しており、光量調整時にのみ光路中に挿入される。また、光量検出手段42がドラム32の横に配置されており、光量モニタ時には露光ヘッドがその位置まで移動するような構成としてもよい。
【0033】
また、画像記録装置10は、光量検出手段42によって検出された検出信号を受けて、光量(パワー)の少ないLD光源(チャンネル)に対して、そのドライブ電流を増加させるように制御する光量調整手段46、及び光量調整手段46から指示を受けて、実際に各LD/ファイバー結合ユニット20(20a〜20i)(LD光源)を駆動する光源駆動手段48を備えている。
【0034】
以下、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態は、光量設定(光量調整)の基準を従来の定常的に発光させたCW光領域ではなく、画質上律則(厳しい条件)となる、高速変調時に光量が一定となるように光量調整を行うものである。すなわち、出力条件の中で最も厳しい条件となる出力画像に対応した画像変調、または変調周波数でLD光源を駆動する中で光量調整を行う。
【0035】
以下、図2に示すフローチャートに沿って、光量調整方法に係る、本実施形態の作用を説明する。
まず、律則となる画質に対応する変調周期を図4(a)に示すように2画素とする。これは印刷におけるFMスクリーンを想定したものである。FM(Frequency Modulation) スクリーンとは、20μm程度の微小な網点を、スクリーン角度や線数に関係無くランダムに配置し、単位面積あたりの網点密度で階調を表現するものである。
【0036】
ステップ100において、LDドライブ電流をIA として、オフ(0)〜オン(IA )の変調信号によりLD光源(LD/ファイバー結合ユニット20)を駆動する。
次にステップ110において、移動手段44により光量検出手段42を結像レンズ40とドラム32(記録材料A)との間の光ビームの光路中に挿入して、光量をモニタする。そして、検出された光信号の時間平均値(平均光パワー)PA を算出する。このとき、光量検出手段42の応答性を適当に設定することにより、時間平均値を検出するようにしてもよい。
【0037】
次にステップ120において、今度は異なるLDドライブ電流IB により、上記と同様にして、オフ(0)〜オン(IB )の変調信号によりLD光源(LD/ファイバー結合ユニット20)を駆動する。
次にステップ130において、上と同様にして、光量検出手段42により、光量をモニタし、検出された光信号の時間平均値(平均光パワー)PB を算出する。
【0038】
そして、ステップ140において、上で求めた電流値と光量との組み合わせ(IA ,PA )と(IB ,PB )を基にして、目標光量Pt に対応する駆動電流It を算出する。
これは、図3に電流値Iと光量Pとの関係を示すように、電流値と光量には直線的な関係があることから、次の式(1)のように比例関係を利用して求めることができる。
It =IA +(IB −IA )・(Pt −PA )/(PB −PA )・・・(1)
【0039】
式(1)を用いて、電流値と光量との組み合わせ(IA ,PA )と(IB ,PB )に基づいて算出された駆動電流It によりLD光源(LD/ファイバー結合ユニット20)を駆動する。
このとき、応答性の遅いチャンネルの場合には、図4(c)からわかるように、光量検出手段42で検出される変調光パワー(時間平均値)は小さくなる。従ってこのチャンネルに対しては、上述した方法により、目標光量となるまで、LDドライブ電流が増加される。その結果、このチャンネルの応答性自体は変化がなくとも、トータルでの積分パワーとして、目標の値とすることができる。
【0040】
このように、本実施形態によれば、各チャンネル間に応答性のバラツキがあっても、応答性の遅いチャンネルに対しては、LDドライブ電流を増加させることにより、平均光パワーを常に一定にして、高速変調時の露光パワーについて、各チャンネル間のバラツキを抑制することができる。その結果、高速変調時の画像品質を向上させることができる。
【0041】
すなわち、以上のようにして光量調整した結果、算出された各チャンネルに対する駆動電流を記憶手段(図示せず)に記憶しておき、画像記録時に、この記憶された各チャンネルに対する駆動電流のデータに従って、光量調整手段46から光源駆動手段48に指示を出して、各チャンネルのLD光源を駆動するようにすれば、各チャンネルは相互に光量が調整されているため、むらのない高品質の画像を得ることができる。
以上は、変調する周波数を2画素に対応したものとしたが、1画素に対応させてもよいし、3画素などに設定してもよい。
【0042】
以上、本発明の画像記録方法及び装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【0043】
例えば、上の例では、図1のようにファイバーカップルドLDのアウタードラム露光系を用いて説明したが、本発明は、ファイバーカップルしていない単なるLDだけのマルチビーム露光系においても、また、アウタードラム露光系に限らず、フラットベッド系あるいはインナードラム露光系においても好適に適用可能である。
なお、上記実施形態においては、CTPについて説明したが、フィルムに記録するCTF(Computer to Film) でもよく、プリント配線板製造工程におけるパターン記録装置など、高精細記録が要求されるあらゆる記録装置に本発明を適用することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、LDアレイ方式の露光系において、複数のLD光源の光応答性のバラツキを抑制し、高品質な画像記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像記録装置の一実施形態を模式的に示す概略斜視図である。
【図2】本実施形態の作用を示すフローチャートである。
【図3】LD駆動電流と平均光パワーの関係を示す線図である。
【図4】(a)は律則となる変調周期を示す線図であり、(b)は応答性が速いチャンネルの光応答波形を示す線図であり、(c)は応答性が遅いチャンネルの光応答波形を示す線図である。
【符号の説明】
A 記録材料
10 画像記録装置
12 光源部
14 主走査部
16 結像光学系
20(20a〜20i) LD/ファイバー結合ユニット
22(22a〜22i) 光ファイバー
24 ヒートシンク
27、29 支持板
28 コネクタアレイ
30 ファイバーアレイ
32 ドラム
33 移動支持台
33a 線状突起
33b 雌ねじ部
34 結像ユニット
35 ボールねじ
36 副走査機構
37 基台
37a 溝
38 コリメータレンズ
40 結像レンズ
42 光量検出手段
44 移動手段
46 光量調整手段
48 光源駆動手段
Claims (6)
- 複数のレーザーダイオードにより形成される光源列を主走査方向と異なる方向に配列した露光ヘッドから出力される光ビームを、記録材料に対し主走査方向に沿って相対的に移動して照射し、2次元的に記録する画像記録方法であって、
前記レーザーダイオードを画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動し、
前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出し、
前記検出した光量を基にして前記レーザーダイオードの光量調整を行うことを特徴とする画像記録方法。 - 前記レーザーダイオードから出力される光ビームを、前記露光ヘッドまで光ファイバーによって伝送するようにした請求項1に記載の画像記録方法。
- 前記記録材料を、前記副走査方向に略平行な直線を回転軸として回転するドラムの外周面に保持して、記録するようにした請求項1または2に記載の画像記録方法。
- 複数のレーザーダイオードにより形成される光源列を主走査方向と異なる方向に配列した露光ヘッドから出力される光ビームを、記録材料に対し主走査方向に沿って相対的に移動して照射し、2次元的に記録する画像記録方法であって、
前記記録材料上に相当する光ビームの光量を調整する光量調整手段と、
前記レーザーダイオードを、画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動する光源駆動手段と、
前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出する光量検出手段と、
を有し、前記レーザーダイオードを画像変調に依存した周波数のドライブ信号で駆動しながら、前記記録材料上に相当する光ビームの光量を検出し、該検出された光量に基づいて前記レーザーダイオードの光量を調整することを特徴とする画像記録装置。 - 前記レーザーダイオードから出力される光ビームを、前記露光ヘッドまで、光ファイバーによって伝送するようにした請求項4に記載の画像記録装置。
- 前記記録材料を、前記副走査方向に略平行な直線を回転軸として回転するドラムの外周面に保持して、記録するようにした請求項4または5に記載の画像記録装置。
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2002
- 2002-10-28 JP JP2002312704A patent/JP2004142392A/ja active Pending
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