JP2005079564A - レーザ発生装置及びレーザ発生装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高性能のＣＰＵ及び高分解能のＤ／Ａ変換器を用いなくともレーザ光の光量を高速かつ高分解能で目標とする光量に調整する。
【解決手段】 半導体レーザ（ＬＤ）１０２１と、半導体レーザから出力されたレーザ光をフィードバックし、粗調整出力値を算出する粗調整部１２３と、微調整出力値を算出する微調整部１２４と、粗調整出力値を粗調整信号ＭＬ及びＣＬに変換するＤ／Ａ変換器１３１及び１３３と、微調整出力値を微調整信号ＭＳ及びＣＳに変換するＤ／Ａ変換器１３２及び１３４と、粗調整信号ＭＬ及び微調整信号ＭＳをそれぞれ異なる増幅率で減衰させて加算する加算器１４１と、粗調整信号ＣＬ及び微調整信号ＣＳをそれぞれ異なる増幅率で減衰させて加算する加算器１４２と、半導体レーザ１０２１の駆動電流を生成する駆動電流生成部１１とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、写真処理装置、複写機等に用いられるレーザ発生装置及びその制御方法に関し、特に、レーザ光の光量を制御する技術に関する。

近年、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のレーザ光を画像信号に基づいて変調し、印画紙に画像を形成する写真処理装置では、Ｒレーザ光の光源として半導体レーザが広く採用されている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１９８０５２号公報

半導体レーザから出力されたレーザ光は、フィードバック制御により目標とする光量に調整される。レーザ光の光量を高精度で調整するには、高分解能のＤ／Ａ変換器が必要となる。

また、かかる写真処理装置では、半導体レーザの電源のオン・オフを頻繁に行うことにより半導体レーザの長寿命化を図られている。そのため、レーザ光の光量を目標とする光量に高速に調整することが要求される。かかる調整を高速かつ高精度で行うためには、高性能のＣＰＵ及び高分解能の（ビット数の多い）Ｄ／Ａ変換器を用いなければならないため、コストが嵩むという問題がある。

本発明の目的は、高分解能のＤ／Ａ変換器及び高速のＣＰＵを用いずに低コストで、レーザ光の光量を高速かつ高分解能で目標とする光量に調整することができるレーザ発生装置及びレーザ発生装置の制御方法を提供することである。

本発明に係るレーザ発生装置は、半導体レーザへの駆動電流を調整し、出力されるレーザ光を目標光量とするレーザ発生装置であって、前記半導体レーザから出力されるレーザ光をフィードバックし、前記駆動電流を粗調整するための粗調整信号のレベルを決定する粗調整出力値を算出するとともに、前記駆動電流を微調整するための微調整信号のレベルを決定する微調整出力値を算出する演算手段と、算出された前記粗調整出力値をアナログ信号に変換する第１のＤ／Ａ変換器と、算出された前記微調整出力値をアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａ変換器と、前記第１のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率で減衰させて前記粗調整信号とし、前記第２のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で減衰させて前記微調整信号とし、前記粗調整信号と微調整信号とを重畳する加算器と、前記加算器から出力された信号から前記駆動電流を生成する駆動電流生成手段とを備えることを特徴とする。

また、前記演算手段は、前記第２のＤ／Ａ変換器がオーバーフローする時の微調整信号の値を２分割し、分割した一方の値がオーバーフロー時の粗調整信号の値に加算されるように前記粗調整出力値を決定し、分割した他方の値が新たな微調整信号の値となるように前記微調整出力値を決定することが好ましい。

また、本発明に係るレーザ発生装置の制御方法は、半導体レーザへの駆動電流を調整し、出力されるレーザ光を目標光量とするレーザ発生装置の制御方法であって、前記半導体レーザから出力されるレーザ光をフィードバックし、前記駆動電流を粗調整するための粗調整信号のレベルを決定する粗調整出力値を算出するとともに、前記駆動電流を微調整するための微調整信号のレベルを決定する微調整出力値を算出するステップと、第１のＤ／Ａ変換器が、算出された前記粗調整出力値を、アナログ信号に変換するステップと、第２のＤ／Ａ変換器が、算出された前記微調整出力値をアナログ信号に変換するステップと、加算器が、前記第１のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率で減衰させて前記粗調整信号とし、前記第２のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で減衰させて前記微調整信号とし、前記粗調整信号と微調整信号とを重畳するステップと、前記加算器から出力された信号から前記駆動電流を生成するステップとを備え、前記微調整値を決定するステップは、前記第２のＤ／Ａ変換器がオーバーフローした場合、オーバーフロー時の微調整信号の値を２分割し、分割した一方の値が、オーバーフロー時の粗調整信号の値に加算されるように前記粗調整出力値を決定し、分割した他方の値が新たな微調整信号の値となるように前記微調整出力値を決定することを特徴とする。

請求項１及び３記載の発明によれば、第１のＤ／Ａ変換器により変換された粗調整出力値のアナログ信号は、加算器により第１の増幅率（−１＜第１の増幅率＜１）で減衰され粗調整信号とされる。第２のＤ／Ａ変換器により変換された微調整出力値のアナログ信号は、加算器により第１の増幅率よりも絶対値が小さな第２の増幅率で減衰され、粗調整信号よりも分解能が小さな微調整信号とされる。減衰された両信号は、加算器で重畳され、駆動信号生成手段で半導体レーザの駆動信号とされる。

したがって、粗調整信号と、粗調整信号に比べて分解能が高い微調整信号とを用いて駆動電流の調整を行っているため、高分解能のＤ／Ａ変換器を用いなくとも、高速かつ高分解能でレーザ光を目標とする光量に調整することができる。その結果、装置の低コスト化を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、第２のＤ／Ａ変換器がオーバーフローした場合、オーバーフロー時の微調整信号の値が２分割され、一方が第１のＤ／Ａ変換器にセットされ、他方が第２のＤ／Ａ変換器にセットされるため、セット後、駆動電流を下げる必要が生じた場合、粗調整出力値をそのままとして、微調整出力値のみを下げることで駆動電流を下げることができる。そのため、第１のＤ／Ａ変換器に粗調整値を再セットする必要がなくなり、より高速にレーザ光を目標とする光量にすることができる。

図１は本発明に係るレーザ発生装置が適用される写真処理装置の一構成例を示す外観斜視図である。写真処理装置１はフィルム（ネガ、ポジ）からイメージスキャナで読み取られた画像データや、デジタルカメラで撮影された画像データ、パソコンで作成された画像データを感光材（印画紙）に露光するレーザ光走査装置１００と、ロール状に巻回された印画紙をレーザ光走査装置１００に向けて送り出し可能に収納する感光材収納部２００と、露光後の印画紙を現像、漂白定着及び安定処理する現像部３００、安定処理された印画紙を乾燥する乾燥部４００、及びこれら部材間に亘る印画紙搬送系（図略）等から構成されている。

図２は、レーザ光走査装置１００の構造を説明する斜視図である。なお、図２では、筐体１０１の上部を省略して図示しているが、筐体１０１は暗室構造にされると共に塵の入り込みを防止するべく密閉構造とされている。筐体１０１内の所定位置には、それぞれビーム状のレーザ光を射出する３個のレーザ発生部１０２Ｒ（１０２），１０２Ｇ（１０２），１０２Ｂ（１０２）が配設されている。レーザ発生部１０２Ｒは、例えば波長６８５ｎｍのＲ（赤）色のレーザ光を発生する半導体レーザ１０２１と半導体レーザ１０２１からのバック光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）１０２３とを備えている。レーザ発生部１０２Ｇは、例えば波長１０６０ｎｍのレーザ光を発生するレーザ発光ユニット１０２４と、レーザ発光ユニット１０２４から出力されたレーザ光を、波長５３０ｎｍのＧ（緑）色の第２高調波に変換するＳＨＧ（Second Harmonic Generation）ユニット１０２５とを備えている。同様に、レーザ発生部１０２Ｂは、例えば波長９４６ｎｍのレーザ光を発生するレーザ発光ユニット１０２４と、レーザ発光ユニット１０２４から出力されたレーザ光を、波長４７３ｎｍのＢ（青）の第２高調波のレーザ光に変換するＳＨＧユニット１０２５とを備えている。

レーザ発生部１０２Ｒの出力側には、コリメーターレンズ１０３Ｒが配設されている。レーザ発生部１０２Ｇ及び１０２Ｂのそれぞれの出力側にはコリメーターレンズ１０３Ｇ及び１０３Ｂを介して、音響光学変調素子（Acousto-Optic Modulator；以下、ＡＯＭという）１０４Ｇ及び１０４Ｂが配設されている。すなわち、Ｒレーザ光は、ＡＯＭを用いずに半導体レーザ１０２１の駆動電流を画像信号で変調させる直接変調方式が採用され、Ｇ及びＢレーザ光は、ＡＯＭ１０４Ｇ及び１０４Ｂによって変調される外部変調方式が採用されている。

コリメーターレンズ１０３Ｒの出力側及びＡＯＭ１０４Ｇ及び１０４Ｂの出力側には、レーザ整形開口１０５、ミラー１０６が順に配置されており、該ミラー１０６の反射側には、球面レンズ１０７、シリンドリカルレンズ１０８及びポリゴンミラー１０９が順に配置されている。

ポリゴンミラー１０９の反射側には、ｆθレンズ１１０、レンズ１１１、ミラー１１２，１１３が順に配置されている。そして、矢印Ｃ方向から搬送されてきた印画紙２はミラー１１３で反射されたＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光に照射され、画像が露光される。なお、前記レーザ整形開口１０５からミラー１１３までの部材によって光学系が構成されている。ミラー１１３の手前側には、画像１ライン分の露光を開始するタイミングを決定するための同期センサ１１４が配設されている。

ＡＯＭ１０４Ｇ及び１０４Ｂは、音響光学素子から構成され、超音波光学効果の作用により、レーザ発生部１０２Ｇ，１０２Ｂから出力されたレーザ光を画像データの各画素の出力に応じた強度に変調する。

つぎに、上記の構成のレーザ光走査装置の動作について説明する。レーザ発生部１０２Ｇ及び１０２Ｂから出力されたＧ及びＢレーザ光はコリメーターレンズ１０３Ｇ及び１０３Ｂを介してＡＯＭ１０４Ｇ及び１０４Ｂに入射され、画像データの各画素の出力に応じた強度に変調される。レーザ発生部１０２Ｒから出力されたＲレーザ光及びＡＯＭ１０４Ｇ，１０４Ｂから出力されたＧ及びＢレーザ光は、矢印の向きに一定速度で回転するポリゴンミラー１０９によって主走査方向に走査された後、印画紙２に照射される。印画紙２は、主走査方向と直交する矢印Ｃの向きに図略の印画紙搬送系により搬送され、これによって印画紙２上に２次元のカラー画像が形成される。

図３は、本発明に係るレーザ発生装置のブロック構成図を示している。本発明に係るレーザ発生装置は、本写真処理装置のレーザ発生部１０２Ｒ及びそれを制御するレーザ制御部１０に適用される。本実施形態では、レーザ発生装置は、粗調整により所定光量とした後、微調整により目標光量とする調整形態を採用している。所定光量としては、例えば、目標光量から、微調整のダイナミックレンジの約半分の光量を差し引いた値が設定される。

レーザ発生装置は、レーザ発生部１０２Ｒ及びレーザ発生部１０２Ｒを制御するレーザ制御部１０から構成される。レーザ制御部１０は、駆動電流生成部１１及びマイコン部１２を備え、駆動電流生成部１１及びマイコン部１２間には、Ｄ／Ａ変換器１３、加算器１４及びサンプルホールド回路１５が順に接続されている。駆動電流生成部１１には、Ｄ／Ａ変換器１６を介して画像メモリ１７が接続されている。

画像メモリ１７は、１画素単位で画像データを出力し、Ｄ／Ａ変換器１６は、１画素の画像データをアナログ信号（画像信号Ｘ）に変換し、駆動電流生成部１１に出力する。レーザ発生部１０２Ｒに含まれるフォトダイオード（ＰＤ）１０２３は、半導体レーザ１０２１から出力されるＲレーザ光の強度に応じたレベルの電流信号を生成し、電流電圧変換器（Ｉ／Ｖ変換器）１０２７に出力する。Ｉ／Ｖ変換器１０２７は、ＰＤ１０２３からの電流信号を電圧信号に変換し、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１８に出力する。Ａ／Ｄ変換器１８は、この信号をデジタル値に変換し、フィードバック光量値としてマイコン部１２に出力する。

電源部１０２６は、レーザ発生装置を構成するレーザ発生部１０２Ｒ、駆動電流生成部１１等の回路素子に電力を供給する。この電源部１０２６は、写真処理装置の主電源とは別に設けられ、写真処理装置の主電源がＯＮされたとき、レーザ発生装置をＯＮにする。また、ある画像の露光が終了してから次の画像の露光が開始されるまでしばらく時間が空く場合、電源部１０２６は、ある画像の露光終了時にレーザ発生装置をＯＦＦし、次の画像の露光開始時にレーザ発生装置をＯＮにする。

駆動電流生成部１１は、公知のアナログの乗算器１１ａ、公知アナログの加算器１１ｂ及び公知の電圧電流変換器（Ｖ／Ｉ変換器）１１ｃ等から構成され、Ｄ／Ａ変換器１６から出力された画像信号Ｘに対し、Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ（演算式）の演算を施し、半導体レーザ１０２１の駆動電流を生成する。乗算器１１ａは、画像信号Ｘに、サンプルホールド回路１５から出力される係数Ａを乗算し、加算器１１ｂに出力する。加算器１１ｂは、乗算器１１ａで算出されたＡＸに、サンプルホールド回路１５から出力される定数Ｂを加算し、Ｖ／Ｉ変換器１１ｃに出力する。Ｖ／Ｉ変換器１１ｃは、加算器１１ｂから出力されたＹ（＝ＡＸ＋Ｂ）を電圧電流変換し、得られた電流信号を半導体レーザ１０２１の駆動電流として、半導体レーザ１０２１に出力する。

マイコン部１２は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）及びＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等から構成されている。ＲＯＭには、レーザ発生装置を制御するための制御プログラムが記憶され、ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することで、マイコン部１２をモード決定部１２１、基準光量記憶部１２２、粗調整部１２３、微調整部１２４、粗調整出力値記憶部１２５及び微調整出力値記憶部１２６として機能させる。

モード決定部１２１は、係数Ａ及び定数Ｂを決定するためのテスト発光モードと、印画紙２に画像を形成するための通常発光モードといずれかのモードを決定する。本レーザ発生装置は、写真処理装置の主電源をオンにしてから所定の期間、レーザ発生部１０２Ｒの電源をオンにしてから所定の期間及び印画紙２への１ライン分の画像の露光が終了してから次ラインの画像の露光を開始するまでの期間にテスト発光モードを実行する。

テスト発光モードは、さらに係数Ａを決定するための係数決定モードと定数Ｂを決定するための定数決定モードとからなり、モード決定部１２１は、係数決定モードを実行する場合、最大出力値（例えば２５５）に対応する画像信号Ｘ（例えば１Ｖ）を乗算器１１ａに入力し、定数決定モードを実行する場合、最小出力値（＝０）に対応する画像信号Ｘ（例えば０Ｖ）を乗算器１１ａに入力する。なお、モード決定部１２１は、定数決定モードを実行して定数Ｂを決定した後、係数決定モードを実行する。

図４は、半導体レーザの入出力特性を示したグラフであり、縦軸は光量を示し、横軸は駆動電流を示している。半導体レーザの入出力特性は、閾値Ｉｔｈ以下のＬＥＤ領域と、閾値Ｉｔｈ以上のＬＤ領域とが存在し、レーザ光を出力させるためには、半導体レーザをＬＤ領域で駆動させなければならない。そこで、本レーザ発生装置では、最大出力値（＝２５５）に対応する電圧（＝１Ｖ）を駆動電流生成部１１に入力したときに所定光量（係数基準光量）のレーザ光が出力され、かつ、最小出力値（＝０）に対応する電圧（＝０Ｖ）を入力したときに所定光量（定数基準光量）のレーザ光が出力されるように、駆動電流を定める演算式Ｙ＝ＡＸ＋Ｂの係数Ａ及び定数Ｂの値を決定している。なお、Ｘ＝０とする代わりにＡ＝０を代入してもよい。

定数決定モードでは、演算式にＸ＝０Ｖを入力すると駆動電流はＹ＝Ｂで定められる。そして、駆動電流を調整してレーザ光の光量が定数基準光量となったときの駆動電流を定数Ｂとして決定する。

また、係数決定モードでは、演算式にＸ＝１Ｖを入力すると駆動電流はＹ＝１・Ａ＋Ｂで定められる。そして、駆動電流を調整してレーザ光の光量が係数基準光量となったときの駆動電流をＹ´とし、このＹ´から定数決定モードで決定した定数Ｂを差し引いた値を係数Ａとして決定する。

図５は、係数決定モード及び定数決定モードが実行されるタイミングを示したタイミングチャートである。上段は同期信号を示し、中段はレーザ発生装置の電源がＯＮされたときのタイミングチャートを示し、下段は通常露光時のタイミングチャートを示している。レーザ発生装置の電源がＯＮされた場合、中段に示すように同期信号の発生と同時に定数決定モードが実行され、所定時間経過した後又は定数Ｂが決定された後、次の同期信号が発生する少し前までの期間に係数決定モードが実行される。そして、係数Ａ及び定数Ｂを決定するまで、この動作が所定回数繰り返し実行される。また、通常露光時は、同期信号が発生所定時間経過後、すなわち、走査されるレーザ光が印画紙２の露光開始領域に達したときに、画像１ライン分の露光が開始され、１ライン分の露光が終了した時、定数決定モードが実行され、所定時間経過した後又は定数Ｂが決定された後、係数決定モードが実行される。

図３に示す基準光量記憶部１２２は、係数Ａを決定する際に基準となるレーザ光の光量値（係数基準光量値）と、定数Ｂを決定する際に基準となるレーザ光の光量値（定数基準光量値）とを記憶する。

粗調整部１２３は、係数決定モードにおいて、フィードバック光量値が係数基準光量値に対し、予め定められた許容範囲内に入ったときの粗調整出力値を係数粗調整出力値として決定する。また、定数決定モードにおいて、フィードバック光量値が定数基準光量値に対し予め定められた許容範囲内に入ったときの粗調整出力値を定数粗調整出力値として決定する。詳細には、粗調整出力値を段階的に上昇または下降することにより、係数粗調整出力値と定数粗調整出力値とを決定する。段階的に上昇または下降するに際して、例えばフィードバック光量値と係数基準光量値又は定数基準光量値との差が大きい場合は、粗調整出力値の上げ幅又は下げ幅を大きくし、フィードバック光量値と係数基準光量値及び定数基準光量値との差が小さい場合は、粗調整出力値の上げ幅又は下げ幅を小さくする（例えば、１出力値）というように粗調整出力値を調節してもよい。

この許容範囲の値は、定数決定モードにおいては、現在の粗調整出力値によって出力される粗調整信号に、微調整信号の最大出力値（＝２５５）に対応する電圧値（＝０．２０８Ｖ）の半分の電圧を加算した場合、フィードバック光量値がほぼ定数（係数）基準光量値となるような値が設定されている（すなわち、微調整信号のダイナミックレンジの半分の電圧値）。

微調整部１２４は、係数決定モードにおいて、フィードバック光量値が係数基準光量値に対し許容範囲（この許容範囲の値は、粗調整部１２３の許容範囲の値よりも小さく、例えば微調整信号の分解能程度の値が設定されている。）内に入ったときの微調整出力値を係数微調整出力値として決定し、定数決定モードにおいて、フィードバック光量値が係数基準光量値又は定数基準光量値に対し許容範囲内に入ったときの微調整出力値を定数微調整出力値として決定する。詳細には、微調整出力値を段階的に上昇または下降させることにより、係数微調整出力値と定数微調整出力値とを決定する。ここで、微調整出力値を段階的に上昇または下降させるに際して、フィードバック光量値と係数基準光量値又は定数基準光量値との差が大きい場合は、微調整出力値の上げ幅又は下げ幅を大きくし、フィードバック光量値と係数基準光量値又は定数基準光量値との差が小さい場合は、微調整出力値の上げ幅又は下げ幅を小さくする（例えば、１出力値）というように微調整出力値を調節してもよい。

粗調整出力値記憶部１２５は、粗調整部１２３によって決定された係数粗調整出力値と定数粗調整出力値とを記憶する。

微調整出力値記憶部１２６は、微調整部１２４によって決定された係数微調整出力値と定数微調整出力値とを記憶する。

Ｄ／Ａ変換器１３は、例えば入力桁数が８ビット、リファレンス電圧が２．５ＶのＤ／Ａ変換器である。そのため、Ｄ／Ａ変換器１３の分解能は、約０．００９８（（２．５／２５５）≒０．００９８）Ｖとなる。ここで、分解能とは、Ｄ／Ａ変換器１３に入力されるデジタルデータを１出力値分、上昇させたときの出力される電圧の上昇値、又は、１出力値分、減少させたときの出力される電圧の減少値のことをいう。

Ｄ／Ａ変換器１３１は、係数決定モードにおいては、粗調整部１２３で算出された粗調整出力値をアナログ信号（粗調整信号ＭＬ）に変換する。また、通常露光モードにおいては、粗調整出力値記憶部１２５に記憶された係数粗調整出力値をアナログ信号（粗調整信号ＭＬ）に変換する。Ｄ／Ａ変換器１３２は、定数決定モードにおいては、微調整部１２４で算出された微調整出力値をアナログ信号（微調整信号ＭＳ）に変換する。また、通常露光モードにおいては、微調整出力値記憶部１２６で記憶された係数微調整出力値をアナログ信号（微調整信号ＭＳ）に変換する。

Ｄ／Ａ変換器１３３は、定数決定モードにおいては、粗調整部１２３で算出された粗調整出力値をアナログ信号（粗調整信号ＣＬ）に変換する。また、通常露光モードにおいては、粗調整出力値記憶部１２５で記憶された定数粗調整出力値をアナログ信号（粗調整信号ＣＬ）に変換する。Ｄ／Ａ変換器１３４は、定数決定モードにおいては、微調整部１２４で算出された微調整出力値をアナログ信号（微調整信号ＣＳ）に変換する。また、通常露光モードにおいては、微調整出力値記憶部１２６で記憶された定数微調整出力値をアナログ信号（微調整信号ＣＳ）に変換する。

図６は、加算器１４１の回路図を示している。加算器１４２は、加算器１４１と同一構成であるため、説明を省略する。加算器１４１は、アナログ加算器１４３とアナログ加算器１４３の出力端子に接続された反転増幅回路１４４とから構成されている。アナログ加算器１４３は、２個の入力端子Ｔ１，Ｔ２を備える。入力端子Ｔ１には、粗調整信号ＭＬが入力され、入力端子Ｔ２には、微調整信号ＭＳが入力される。粗調整信号ＭＬは、アナログ加算器１４３により、−１／３（＝−１０ｋΩ／３０ｋΩ）の増幅率で減衰されてオペアンプＯＰ１の出力端子に出力される。この出力された粗調整信号に対しＭＬ´の符号を付す。これにより、粗調整信号ＭＬ´の分解能は、２．５Ｖ（リファレンス電圧）／２５５（出力値）／３≒０．００３Ｖとなる。また、粗調整信号ＭＬ´は、０Ｖ〜約０．８３Ｖ（＝２．５Ｖ（リファレンス電圧）／３）の値をとる。

微調整信号ＭＳは、アナログ加算器１４３により、−１／１２（＝−１０ｋΩ／１２０ｋΩ）の増幅率で減衰されてオペアンプＯＰ１の出力端子に出力される。この出力された微調整信号に対しＭＳ´の符号を付す。これにより、微調整信号ＭＳ´の分解能は、２．５Ｖ（リファレンス電圧）／２５５（出力値）／１２≒０．０００７５Ｖとなる。また、微調整信号ＭＳ´は、０Ｖ〜０．２０８Ｖ（＝２．５Ｖ（リファレンス電圧）／１２）の値をとる。

オペアンプＯＰ１の出力端子において、−１／３の増幅率で減衰された粗調整信号ＭＬ´と、−１／１２の増幅率で減衰された微調整信号ＭＳ´とは重畳され（加算され）、反転増幅回路により−１（＝−１０ｋΩ／１０ｋΩ）の増幅率で増幅され（位相が元に戻され）、係数信号Ｓ１（＝ＭＬ´＋ＭＳ´）としてオペアンプＯＰ２の出力端子へ出力される。

なお、粗調整信号ＣＬ´は、加算器１４２により、−１／３の増幅率で減衰されて分解能が０．００３Ｖとされ、微調整信号ＣＳ´は、加算器１４２により、−１／１２の増幅率で減衰されて分解能を０．０００７５Ｖとされた後、両信号は加算され、−１の増幅率で増幅され、定数信号Ｓ２（＝ＣＬ´＋ＣＳ´）とされる。

図６に示す回路に採用される抵抗の値は一例にすぎず、所望する分解能を得るために適宜変更してもよく、図示する値に限定されるものではない。

サンプルホールド回路１５１は、係数決定モードにおいては、係数信号Ｓ１をそのまま乗算器１１ａに出力するサンプル状態とし、通常露光モード及び定数決定モードにおいては、係数信号Ｓ１を保持して乗算器１１ａに出力するホールド状態とする。サンプルホールド回路１５２は、定数決定モードにおいては、定数信号Ｓ２をそのまま乗算器１１ａに出力するサンプル状態とし、通常露光モード及び定数決定モードにおいては、定数信号Ｓ２を保持して乗算器１１ａに出力するホールド状態とする。

これにより、係数決定モードにおいては、駆動電流生成部１１、レーザ発生部１０２Ｒ、マイコン部１２、加算器１４１、サンプルホールド回路１５１等でフィードバックループが形成され、定数決定モードにおいては、駆動電流生成部１１、レーザ発生部１０２Ｒ、マイコン部１２、加算器１４２、サンプルホールド回路１５２等でフィードバックループが形成される。

次に、図７に示すフローチャート及び図８及び図９に示す図面を用いて定数決定モードにおける動作について説明する。なお、図７のフローチャートは、テスト発光モード行う際に実行される処理であり、写真処理装置全体の処理を示すものではない。

まず、ステップＳ１において、主電源投入時であるか否かの判定が行われ（ステップＳ１）、主電源投入時である場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、粗調整部１２３は、定数Ｂに対応する粗調整出力値の初期値をＤ／Ａ変換器１３３に出力するとともに、微調整部１２４は、定数Ｂに対応する微調整出力値の初期値をＤ／Ａ変換器１３４に出力する。なお、定数Ｂに対応する微調整出力値の初期値及び粗調整出力値の初期値は、予め微調整出力値記憶部１２６及び粗調整出力値記憶部１２５に記憶されている（ステップＳ２）。

ステップＳ３において、粗調整部１２３は、フィードバック光量値と基準光量記憶部１２２に記憶された定数基準光量値と比較し、フィードバック光量値＞基準光量値の場合は、粗調整出力値を減少させていき、フィードバック光量値＜基準光量値の場合は、粗調整出力値を増大させていき、フィードバック光量値と定数基準光量値との差が許容範囲内となるまで、粗調整出力値を調節し（ステップＳ４）、許容範囲内に入ったときの粗調整出力値を定数粗調整出力値として決定する。

図８に示す例では、粗調整出力値は、粗調整出力値の初期値から４出力値分、増加したとき、フィードバック光量値と定数基準光量値との差が許容範囲内に入ったため、このときの粗調整出力値が定数粗調整出力値として決定されている。

一方、電源投入時でない場合（ステップＳ１でＮＯ）、レーザ発生装置の電源投入時又は又は１ライン分の露光終了時であるか否かが判定され（ステップＳ８）、ステップＳ８でＹＥＳと判定された場合、粗調整部１２３は、前回の測定によって得られた定数粗調整出力値を粗調整出力値記憶部１２５から読み出し、Ｄ／Ａ変換器１３３に出力し、微調整部１２４は、前回の測定によって得られた定数微調整出力値を微調整出力値記憶部１２６から読み出し、Ｄ／Ａ変換器１３４に出力する（ステップＳ１１）。

ステップＳ５において、微調整部１２４は、フィードバック光量値と定数基準光量値とを比較し、フィードバック光量値＞定数基準光量値の場合、微調整出力値を減少させていき、フィードバック光量値＜定数基準光量値の場合、微調整出力値を増大させていく。そして、フィードバック光量値と定数基準光量値との差が許容範囲内となるまで、微調整出力値を調節し（ステップＳ６でＹＥＳ）、許容範囲内に入ったときの微調整出力値を定数微調整出力値として決定し、処理を終了する。

図８に示す例では、微調整出力値は、微調整出力値の初期値から４出力値分、増加したとき、フィードバック光量値と定数基準光量値との差が許容範囲内に入ったため、このときの微調整出力値が定数微調整出力値として決定されている。

一方、ステップＳ７において、微調整出力値を２５５まで増大させても、フィードバック光量値と定数基準光量値との差分が許容範囲内に入らず、Ｄ／Ａ変換器１３４がオーバーフローした場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、粗調整部１２３は、図９に示すように微調整出力値が２５５のときの微調整信号ＣＳ´の電圧値（＝０．２０８Ｖ）の半分の電圧値（＝０．１０４Ｖ）に相当する粗調整出力値である３４を、現在の粗調整出力値に加算してＤ／Ａ変換器１３３に出力し、加算器１４２から出力される粗調整信号ＣＬ´の電圧値を０．１０４Ｖ上昇させる（ステップＳ９）。次いで、微調整部１２４は、微調整出力値が２５５のときの微調整信号ＣＳ´の電圧値（＝０．２０８Ｖ）の半分の電圧値（０．１０４Ｖ）に相当する微調整出力値である１２８を新たな粗調整出力値とし、Ｄ／Ａ変換器１３４に出力し（ステップＳ１０）、ステップＳ５に戻り微調整を再開する。

すなわち、Ｄ／Ａ変換器１３４がオーバーフローした場合、従来のレーザ発生装置では、微調整出力値が２５５のときの微調整信号ＣＳ´の電圧値（＝０．２０８Ｖ）に相当する粗調整出力値である６８を、現在の粗調整出力値に加算して新たな粗調整出力値にするとともに、微調整出力値を０にして微調整を再開していた。しかし、これでは、微調整出力値を下げる必要が生じた場合、例えば、粗調整出力値を６８出力値分、差し引くとともに、微調整出力値を２５５として元の状態に戻し、微調整を再開しなければならない。すなわち、Ｄ／Ａ変換器１３４がオーバーフローする付近で微調整を行う必要が生じた場合、粗調整出力値に６８を加算するとともに、微調整出力値を０とする、あるいは、粗調整出力値から６８を差し引き、微調整出力値を２５５とするようなオーバーフロー処理を頻繁に行わなければならず、調整に時間がかるという問題があった。

一方、本レーザ発生装置では、オーバーフローが生じた場合、微調整出力値を１２８としているため、微調整出力値を下げる場合、粗調整出力値を変更しなくとも、微調整出力値のみを低下させることが可能となる。その結果、従来のレーザ発生装置のようにオーバーフロー処理を頻繁に行う必要がなくなり、調整時間を短縮することができる。

半導体レーザから所望する光量のレーザ光を出力するためには、温度特性及び環境温度等の影響により、駆動電流を頻繁に調節してやらなければならない。特に、高精細な画像形成が要求される写真処理機においては、かかる調節は非常にシビアであり、例えば、１ラインの露光開始前において、前の１ラインの露光時に設定された駆動電流の値を大幅に変更しなければ、目標光量を得ることができないことも生じうる。本実施形態では、１ラインの露光終了時は（図７のステップＳ８でＹＥＳ）、微調整のみにより光量調節が行われる。したがって、前の１ラインの露光による半導体レーザの温度変化によっては、微調整出力値を最大出力値である２５５としても、目標光量を得ることができない場合も生じうる。そのため、上述するようなオーバーフローが生じるのである。

なお、係数Ａについても、図７に示すフローチャートと同様の処理により決定される。

（１）上記実施形態では、本発明に係るレーザ発生装置を赤色のレーザ発生部に適用したが、これに限定されず、Ｇ、Ｂのレーザ発生部に適用してもよい。

（２）上記実施形態では、Ｄ／Ａ変換器１３４がオーバーフローした場合、粗調整出力値に３４を加算し、微調整出力値を１２８とすることにより、微調整出力値の最大値に対応する微調整信号ＣＳ´の電圧値０．２０４Ｖを粗調整信号ＣＬと微調整信号ＣＳとに振り分けたが、これに限定されず、他の出力値を用いて振り分けてもよい。

（３）上記実施形態において、粗調整及び微調整で使用したリファレンス電圧、粗調整出力値、微調整出力値等の数値は一例にすぎず、本発明は、これらの数値に限定されるものではない。

本発明に係るレーザ発生装置が適用される写真処理装置の一構成例を示す外観斜視図である。 レーザ光走査装置の構造を説明する斜視図である。 本発明に係るレーザ発生装置のブロック構成図を示している。 半導体レーザの入出力特性を示したグラフであり、縦軸は光量を示し、横軸は駆動電流を示している。 係数決定モード及び定数決定モードが実行されるタイミングを示したタイミングチャートである。 加算器の回路図を示している。 定数決定モードにおいて、定数を決定する際のフローチャートを示している。 粗調整及び微調整を説明する図である。 オーバーフロー時の処理を説明する図である。

符号の説明

１ 写真処理装置
２ 印画紙
１０ レーザ制御部
１１ａ 乗算器
１１ｂ 加算器
１１ｃ Ｄ／Ａ変換器
１１ 駆動電流生成部
１２ マイコン部
１３ １３１ １３２ １３３ １３４ Ｄ／Ａ変換器
１４ １４１ １４２ 加算器
１５ １５１ １５２ サンプルホールド回路
１６ Ｄ／Ａ変換器
１７ 画像メモリ
１８ Ｄ／Ａ変換器
１００ レーザ光走査装置
１０１ 筐体
１２１ モード決定部
１２２ 基準光量記憶部
１２３ 粗調整部
１２４ 微調整部
１２５ 粗調整出力値記憶部
１２６ 微調整出力値記憶部
１４３ アナログ加算器
１４４ 反転増幅回路
１０２１ 半導体レーザ
１０２２ ユニット
１０２６ 電源部
ＣＬ 粗調整信号
ＣＳ 微調整信号
ＭＬ 粗調整信号
ＭＳ 微調整信号

Claims (3)

1. 半導体レーザへの駆動電流を調整し、出力されるレーザ光を目標光量とするレーザ発生装置であって、
   前記半導体レーザから出力されるレーザ光をフィードバックし、前記駆動電流を粗調整するための粗調整信号のレベルを決定する粗調整出力値を算出するとともに、前記駆動電流を微調整するための微調整信号のレベルを決定する微調整出力値を算出する演算手段と、
   算出された前記粗調整出力値をアナログ信号に変換する第１のＤ／Ａ変換器と、
   算出された前記微調整出力値をアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａ変換器と、
   前記第１のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率で減衰させて前記粗調整信号とし、前記第２のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で減衰させて前記微調整信号とし、前記粗調整信号と微調整信号とを重畳する加算器と、
   前記加算器から出力された信号から前記駆動電流を生成する駆動電流生成手段とを備えることを特徴とするレーザ発生装置。
2. 前記演算手段は、前記第２のＤ／Ａ変換器がオーバーフローする時の微調整信号の値を２分割し、分割した一方の値がオーバーフロー時の粗調整信号の値に加算されるように前記粗調整出力値を決定し、分割した他方の値が新たな微調整信号の値となるように前記微調整出力値を決定することを特徴とする請求項１記載のレーザ発生装置。
3. 半導体レーザへの駆動電流を調整し、出力されるレーザ光を目標光量とするレーザ発生装置の制御方法であって、
   前記半導体レーザから出力されるレーザ光をフィードバックし、前記駆動電流を粗調整するための粗調整信号のレベルを決定する粗調整出力値を算出するとともに、前記駆動電流を微調整するための微調整信号のレベルを決定する微調整出力値を算出するステップと、
   第１のＤ／Ａ変換器が、算出された前記粗調整出力値を、アナログ信号に変換するステップと、
   第２のＤ／Ａ変換器が、算出された前記微調整出力値をアナログ信号に変換するステップと、
   加算器が、前記第１のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率で減衰させて前記粗調整信号とし、前記第２のＤ／Ａ変換器で変換されたアナログ信号を第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で減衰させて前記微調整信号とし、前記粗調整信号と微調整信号とを重畳するステップと、
   前記加算器から出力された信号から前記駆動電流を生成するステップとを備え、
   前記微調整値を決定するステップは、前記第２のＤ／Ａ変換器がオーバーフローした場合、オーバーフロー時の微調整信号の値を２分割し、分割した一方の値が、オーバーフロー時の粗調整信号の値に加算されるように前記粗調整出力値を決定し、分割した他方の値が新たな微調整信号の値となるように前記微調整出力値を決定することを特徴とするレーザ発生装置の制御方法。

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