JP2005091585A - 画像露光方法および画像露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際の副走査に近い状態のモニタにより高精度の光量調整を可能にしする。
【解決手段】 露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光装置において、光ファイバの前記露光ヘッドに至る途中を移動自在に保持する光ファイバ保持部４３と、光ファイバ保持部４３による光ファイバの移動中に露光ヘッド３０からの出射光の光量を検出する光検出器１２と、露光ヘッド３０を固定した状態で、光ファイバ保持部４３を移動させつつ半導体レーザ２１を駆動する制御手段８０と、光検出器１２で検出された光量から平均光量を演算し、該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から半導体レーザ１２を駆動する電流の値を演算する演算手段８０とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザから出射された光を光ファイバで露光ヘッドに導光し、ドラムに巻き付けられた記録媒体に露光する画像露光方法および画像形成装置に関する。

従来、半導体レーザから出射された光により記録媒体面を走査露光する画像露光装置として、複数の半導体レーザのそれぞれから光ファイバを露光ヘッドに接続し、露光ヘッドでは各光ファイバのレーザビーム出射口をファイバアレイで整列配置しておき、各半導体レーザから出射されたレーザビームによる走査露光を同時に行うようにした技術がある。このような画像露光装置では、記録すべき画像を表す画像データに応じて複数の半導体レーザを駆動させながら露光ヘッドを移動し、この露光ヘッドから射出される光で記録媒体上の複数のラインを同時に走査して画像を露光することにより、露光時間の短縮が図られている。

図１２は、従来のいわゆるアウタードラム光ファイバアレイ露光方式の画像形成装置の概略を示している。

この画像形成装置は、マルチチャンネル露光用の光を出射する複数の半導体レーザ２１と、それぞれの半導体レーザ２１からの光を導光する複数本の光ファイバ７０と、ファイバアレイ３１、コリメータレンズ３２、アパーチャ３３、結像レンズ３４等の光学系３５からなる露光ヘッド３０と、記録フィルム等の記録媒体Ｆを巻きつけた回転ドラム５０を備えている。複数の光ファイバ７０はファイバアレイ３１で一列に整列されている。

記録すべき画像データに応じた駆動電流を出力する駆動回路（図示せず）により複数の半導体レーザ２１がそれぞれ駆動されて各半導体レーザそれぞれが光を出射し、これらの出射光は複数本の光ファイバ７０でファイバアレイ３１に導かれ、それぞれの半導体レーザ２１からの出射光に応じた光量の光を、それぞれの光ファイバ７０からコリメータレンズ３２、アパーチャ３３、結像レンズ３４を介して記録媒体Ｆに出射する。そして、回転ドラム５０を周方向に回転させることにより記録媒体Ｆを主走査すると共に、露光ヘッド３０を回転ドラム５０の回転軸と平行方向に移動させながら副走査する。

このような画像露光装置において、露光時に各半導体レーザそれぞれから射出される光の光量の間にばらつきがあると、露光された画像に濃度むらが生じてしまう。このような濃度むらを抑えるためには、画像露光時にこれら複数の半導体レーザそれぞれから射出される光の光量を、同一の光量に揃える必要がある。このため、以下のようにして光量モニタを行っている。

露光ヘッド３０による画像記録の領域外の位置には、露光ヘッド３０より出射される各半導体レーザ２１のレーザビームの光量を検出するモニタ用の光検出器１２が配置されている。記録媒体Ｆへの露光を行うごとに、予め露光ヘッド３０をこの光検出器１２に位置させ、各半導体レーザ２１より出射されるレーザビームの光量を検出し、この検出値に基づいて図示しない演算・制御回路によって各半導体レーザ２１より出射される光量が所定の値となるように制御するようになっている。

また、別の従来技術として、複数の半導体レーザを光源として利用しているレーザプリンタであって、記録媒体から離れた位置に光量モニタ用の光検出器を設け、画像露光の前にこの光検出器により各半導体レーザからの光の光量をモニタし、これらの光量を所定の設定値に漸近的に一致させるように、各半導体レーザの発光を調整する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭５６−１４０４７７号公報 （第１−５頁、第１図、第６図）

図１２に示す画像露光装置１０において、光ファイバ７０は束ねられ、可撓性の保持部材であるケーブルベア（登録商標）４３内に収納され、副走査時に露光ヘッド３０に追従して曲がりながら移動していく。この光ファイバ７０の曲げ状態により導波モード（光ファイバ内の光強度分布）が変化し、光ファイバからの出射光の遠視野像が変化する。一方、露光ヘッド３０の光学系３８の開口の大きさは有限であるため、遠視野像が広がると光ファイバ７０からの出射光が開口の周囲の遮蔽部分でけられることになる。したがって、光ファイバ７０の曲げによりファイバ出射光の遠視野像が変化し、そのため露光ヘッド３０の光学系３８を通過する光量が変動し、記録媒体Ｆの露光面での光量が以下に示すように変動することになる。

図１３は、従来の画像露光装置における露光中の光量のばらつきを示す図である。

図１３（a）に示すように、光検出器１２での光量モニタは副走査停止中の時間Ｔに行うので、副走査中に、例えば最大±５％の光量変動があったとすると、チャンネルＣｈ１では副走査中の平均光量より５％低い光量をモニタし、チャンネルＣｈ２では副走査中の平均光量より５％高い光量をモニタすることがある。このモニタ値を元にし、チャンネルＣｈ１とＣｈ２の光量を設定すると、図１３（ｂ）に示すように、目標とする設定光量に対し、チャンネルＣｈ１では露光中の平均光量が５％大きく、チャンネルＣｈ２では露光中の平均光量が５％小さくなってしまう。つまり、チャンネル間の光量ばらつきが最大±５％生じることになり、これが露光むらとなって現れることになる。

このように、各半導体レーザ２１からほぼ同一の露光面光量（感材面光量）で発光させるべく、光検出器１２で光量モニタを行い、各チャンネルの露光面光量が一定の値になるように設定しようとするが、チャンネル間の光量ばらつきがあるため、この光量モニタに基づいて半導体レーザ２１の光量調整を行って実際の露光を行うと、記録媒体の露光面光量が変動し、露光にばらつきが生じてしまうという問題がある。

なお、上記の特許文献１に示すレーザプリンタは、半導体レーザからの発射光が回転多面体に送られ、ここで偏向されたレーザ光が感光体ドラム上に露光スポットを結像させて画像記録を行うもので、レーザ光をドラムに導くための光ファイバは使用しないため、上記のような問題は生じないが、複数のラインを同時に走査して画像を露光することにより露光時間を短縮することはできない。

本発明は、上記事情に鑑み、実際の副走査に近い状態のモニタにより高精度の光量調整を可能にした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の画像形成方法は、半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体の感材面に結像し、該露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光方法において、
前記半導体レーザを駆動しつつ光ファイバを変形させる工程と、
光ファイバの変形の動作中に前記露光ヘッドからの出射光の光量を検出する工程と、
検出された光量から平均光量を演算する工程と、
該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から前記半導体レーザを駆動する電流の値を演算する工程と、
演算された値の電流で半導体レーザを駆動して記録媒体を露光する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の画像露光方法では、光ファイバが実際に露光ヘッドで露光を行っている場合と近似した曲げおよび動きを行っているときに、露光ヘッドからの出射光の変動光量を検出し、演算により実際の露光に必要な光量が得られるレーザ駆動電流の値を求めて、この電流の値で半導体レーザを駆動して記録媒体を露光するするので、従来の光ファイバが停止状態で光検出する方法に比して高精度の光調整が可能となり、露光時の光量のばらつきを低減させることができる。

また、本発明の画像露光装置のうちの第１の画像露光装置は、半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体の感材面に結像し、該露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光装置において、
光ファイバの前記露光ヘッドに至る途中を移動自在に保持する光ファイバ保持部と、
該光ファイバ保持部による光ファイバの移動中に前記露光ヘッドからの出射光の光量を検出する光検出器と、
前記露光ヘッドを固定した状態で、前記光ファイバ保持部を移動させつつ前記半導体レーザを駆動する制御手段と、
前記光検出器で検出された光量から平均光量を演算し、該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から前記半導体レーザを駆動する電流の値を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。

第１の画像露光装置では、露光ヘッドを固定した状態で、光ファイバ保持部を移動させて光ファイバを変形させながら、露光ヘッドからの出射光の変動光量を検出し、演算により実際の露光に必要な光量が得られる半導体レーザ駆動電流の値を演算により求めるので、従来の光ファイバが停止状態で光検出する装置に比して実際の露光に必要な目標光量を算出でき、露光時の光量のばらつきを低減させることができると共に、図１２に示されているような露光ヘッドを変更することなく利用でき、低コストで実現できる。

上記第１の画像露光装置は、記録媒体が巻き付けられて回転する回転ドラムを備え、該回転ドラムの回転軸と平行に移動する露光ヘッドにより副走査を行い、該回転ドラムの回転による記録媒体の移動により該露光ヘッドで主走査を行うものであってもよい。この方式はアウタドラム露光方式と称されている。

また、上記第１の画像露光装置は、ドラムと、該ドラムに記録媒体を押圧してドラムの円周方向に移動させる一対のキャプスタンとを備え、記録媒体の移動方向に対して直交する方向に移動する露光ヘッドにより主走査を行い、該キャプスタンにより記録媒体が移動することにより該露光ヘッドで副走査を行うものであってもよい。この方式はドラムキャプスタン露光方式と称されている。

ここで、光ファイバは、その外周に装着された可撓性の保護部材を備えていることが、光ファイバの保護の上から好ましい。

前記演算手段は、前記半導体レーザから、目標光量Ｐの前後の各光量Ｐ１、Ｐ２の光をそれぞれ出力させる駆動電流Ｉ１、Ｉ２のうちのいずれか一方の駆動電流を光ファイバ移動手段の一方向の移動である往路で前記半導体レーザに供給し、いずれか他方の駆動電流を前記光ファイバ移動手段の他方向の移動である復路で前記半導体レーザに供給し、次式より目標光量Ｐに対応する駆動電流Ｉを求めるものであることが好ましい。

Ｉ＝Ｉ１＋（Ｐ−Ｐ１）（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｐ２−Ｐ１）
このように往路と復路で異なる駆動電流Ｉ１、Ｉ２を半導体レーザに供給して駆動電流Ｉを求めるようにすることにより、光ファイバ移動手段を元の位置に戻す操作が不要となり、測定時間が節約できる。

本発明の画像露光装置のうちの第２の画像露光装置は、半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体の感材面に結像し、該露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光装置において、
露光ヘッドの移動中に該露光ヘッドからの出射光の光量を検出する光検出器と、
半導体レーザを駆動しつつ露光ヘッドを移動させる制御手段と、
光検出器で検出された光量から平均光量を演算し、該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から半導体レーザを駆動する電流の値を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。

第２の画像露光装置では、露光ヘッドの移動中に該露光ヘッドからの出射光の光量を検出し、演算により実際の露光に必要な光量が得られる半導体レーザ駆動電流の値を演算により求めるので、この電流の値で半導体レーザを駆動して記録媒体を露光することにより、露光時の光量のばらつきを低減させることができると共に、光ファイバは露光ヘッドで実際の露光を行っている場合と同等の曲げおよび動きをするため、従来の露光ヘッドが停止状態で光検出する装置に比して実際の露光と同等の光量を算出でき、露光時の光量のばらつきを低減させることができる。

上記第２の画像露光装置は、記録媒体が巻き付けられて回転する回転ドラムを備え、該回転ドラムの回転軸と平行に移動する露光ヘッドにより副走査を行い、該回転ドラムの回転による記録媒体の移動により該露光ヘッドで主走査を行うものであってもよい。この方式はアウタドラム露光方式と称されている。

また、上記第２の画像露光装置は、ドラムと、該ドラムに記録媒体を押圧してドラムの円周方向に移動させる一対のキャプスタンとを備え、記録媒体の移動方向に対して直交する方向に移動する露光ヘッドにより主走査を行い、該キャプスタンにより記録媒体が移動することにより露光ヘッドで主走査を行うものであってもよい。この方式はドラムキャプスタン露光方式と称されている。

上記露光ヘッドは、前記光検出器を備えたことに加え、さらに、露光ヘッド光学系の途中に配置され、光ファイバからの出射光を前記回転ドラムの方向に透過し前記光検出器の方向に反射するハーフミラーを備えたものであることが好ましい。

また、上記露光ヘッドは、前記光検出器を備えたことに加え、さらに、露光ヘッド光学系の途中に退避自在に配置され、光ファイバからの出射光を前記光検出器の方向に反射する全反射ミラーを備えたものであることも好ましい形態である。

さらに、上記露光ヘッドは、光検出器が露光ヘッド出射光を受光する位置および受光する位置から退避する位置に移動する光検出器移動機構が設けられたものであることも好ましい形態である。

前記演算手段は、前記半導体レーザから、目標光量Ｐの前後の各光量Ｐ１、Ｐ２の光をそれぞれ出力させる駆動電流Ｉ１、Ｉ２のうちのいずれか一方の駆動電流を光ファイバ移動手段の一方向の移動である往路で前記半導体レーザに供給し、いずれか他方の駆動電流を前記光ファイバ移動手段の他方向の移動である復路で前記半導体レーザに供給し、次式より目標光量Ｐに対応する駆動電流Ｉを求めるものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

Ｉ＝Ｉ１＋（Ｐ−Ｐ１）（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｐ２−Ｐ１）
このように往路と復路で異なる駆動電流Ｉ１、Ｉ２を半導体レーザに供給して駆動電流Ｉを求めるようにすることにより、露光ヘッドを元の位置に戻す操作が不要となり、測定時間が節約できる。

本発明によれば、光ファイバが実際に露光ヘッドで露光を行っている場合と近似した曲げおよび動きを行っているときに光検出を行うので、露光に必要な目標光量を正確に算出でき、露光時の光量のばらつきを低減させて高精度の露光を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像露光装置の斜視図である。

この画像形成装置１０は、レーザビームを生成する光源ユニット２０と、光源ユニット２０からのレーザビームを集光して出射する露光ヘッド３０と、露光ヘッド３０を副走査方向に沿って移動させる露光ヘッド移動部４０と、画像が記録される記録媒体Ｆが巻き付けられ、記録媒体Ｆが主走査方向に移動するように図１矢印Ｒ方向に回転駆動される回転ドラム５０とを備えている。

光源ユニット２０は、光源基板２４と、コネクタ基板２５と、駆動回路基板２７とで構成されている。光源ユニット２０に隣接して配置されている冷却用ブロア６０は、光源基板２４に風が当る向きに配置され、この冷却用ブロア６０により生成された冷却風によって、各半導体レーザ２１の駆動時における温度上昇を抑制するようになっている。

光源基板２０の上面に複数の半導体レーザ２１が配置されている。この光源基板２０の裏面に図示しない放熱フィンが設けられている。コネクタ基板２５には光コネクタ２５Ａが半導体レーザ２１と同数設けられており、このコネクタ基板２５は光源基板２０の一端部に垂直に取り付けられている。駆動回路基板２７は、記録媒体Ｆに記録する画像の画像データに応じて半導体レーザ２１を駆動するレーザ駆動回路２６（図４参照）が設けられたもので、光源基板２４の他端部に水平に取り付けられている。

駆動回路２６と半導体レーザ２１と光コネクタ２５Ａとの間に複数本の光ファイバ２２が個別に接続されている。レーザ駆動回路２６からの駆動信号は光ファイバ２２を介して半導体レーザ２１に供給され、各半導体レーザ２１は各々個別に駆動制御されるようになっている。

露光ヘッド３０には、ファイバアレイ部３１、コリメータレンズ３２、アパーチャ３３、及び結像レンズ３４がこの順に配列されて光学系３８を構成している。ファイバアレイ部３１は、各光コネクタ２５Ａから出た複数の光ファイバ７０が一列に接続されたもので、複数の半導体レーザ２１から出射された各レーザビームをチャンネルごとに出射する。アパーチャ３３は、開口部がファイバアレイ部３１のレーザビーム出射口からみて遠視野の位置となるように配置されている。

露光ヘッド３０を回転ドラム５０の回転軸と平行の副走査方向に移動させる露光ヘッド移動部４０には、副走査方向に沿うように配置されたボールネジ４１及び２本のレール４２が備えられており、ボールネジ４１を回転駆動する副走査モータ４３（図４参照）を作動させることによってボールネジ４１と螺合された露光ヘッド３０をレール４２に案内された状態で副走査方向に移動させることができる。記録媒体Ｆが巻きつけられた回転ドラム５０は主走査モータ５１（図４参照）を作動させることによって図１矢印Ｒ方向に回転し、これによって露光ヘッド３０による主走査がなされる。

露光ヘッド３０による画像記録領域外の位置、すなわち、記録媒体Ｆから外れた位置に、露光ヘッド３０より出射されるレーザ光の光量を検出するモニタ用の光検出器１２が配置されている。露光ヘッド３０による実際の露光前に、半導体レーザ２１から出射されてファイバアレイ３１の各チャンネルから出射されて光検出器１２に到達するレーザ光を計測し、後述する演算・制御回路８０（図４参照）によって、各半導体レーザ２１より出射される光量が所定の値となるように制御するようにしている。

上記コネクタ２５Ａから出た光ファイバ７０は一つに束ねられ、この束ねた部分７０ａが可撓性の保護部材であるケーブルベア（登録商標）４３に収められている。ケーブルベア４３はガイドレール４４により案内される光ファイバ保持部４５に固定されている。

本発明の画像形成装置の第１の実施形態では、光ファイバ移動機構５２によりケーブルベア４３を介して光ファイバ７０を動かし、光ファイバ７０を変形させながらモニタを行うものである。図２および図３に光ファイバ移動機構５２の具体例を示している。

図２（ａ）は、光ファイバ保持部４５にばね６０および引っ張りワイヤ６１を連結し、引っ張りワイヤ６１をモータ６２で回転するローラ６３に巻き付けてばね６０に抗して左方に移動させる構造である。

図２（ｂ）はローラ６３に代えて偏芯ローラ６４を用いて引っ張りワイヤ６１を引っ張るようにした構造である。

図３（ｃ）は、光ファイバ保持部４５にラック６５を取り付け、モータ６２で回転するピニオン６６でラック６５を移動させる構造である。

図３（ｄ）は、光ファイバ保持部４５をエアシリンダ６７で移動させる構造である。

なお、上記した光ファイバ移動機構５２は単なる例示であって、光ファイバ保持部４５を移動させるものであれば構成は限定されない。

図４は、第１の実施形態に係る画像形成装置１０の制御系を示す。同図に示すように、この制御系は、画像データに応じて各半導体レーザ２１を駆動するレーザ駆動回路２６と、主走査モータ５１を駆動する主走査モータ駆動回路８１と、副走査モータ４３を駆動する副走査モータ駆動回路８２と、冷却用ブロア駆動回路８３およびレーザ駆動回路２６を制御する演算・制御回路８０と、光ファイバ移動機構用のモータ６２又はエアシリンダ６７を駆動する光ファイバ移動機構用駆動回路８４と、モニタ用の光検出器１２によって検出された光量を検出する光検出回路１４と、記録媒体Ｆに記録する画像の画像データが記憶されている画像メモリ８５とを備えている。

レーザ駆動回路２６、冷却用ブロア駆動回路８３、主走査モータ駆動回路８１、副走査モータ駆動回路８２、光ファイバ移動機構用駆動回路８４、画像メモリ８５、レーザ駆動回路２６およびモニタ用の光検出回路１４はそれぞれ演算・制御回路８０に接続され、演算・制御回路８０によって統括的に制御されるようになっている。

演算・制御回路８０は、画像メモリ８５から供給される画像データに基づいてレーザ駆動回路２６を制御することによって半導体レーザ２１の駆動を制御する。また、露光ヘッド３０による露光時には、冷却用ブロア駆動回路８３、主走査モータ駆動回路８１、及び副走査モータ駆動回路８２をそれぞれ制御することによって、光源基板２４を冷却しながら画像記録を行う。

図１に示すように、記録媒体Ｆへの露光に先立って、先ず、露光ヘッド３０を光検出器１２の前に移動させておき、この状態でモータ６２又はエアシリンダ６７により光ファイバ保持部４５を移動させる。これにより、ケーブルベア４３を介して光ファイバ７０が移動し、ケーブルベア４３の曲がり部分４３ａも順次移動していき、光ファイバ７０は実際に露光ヘッド３０で副走査を行っている場合と近似した動きをする。このときの光検出器１２で検出される検出信号は光検出回路１４（図４参照）に入力されて光量に変換される。この光量を表わす信号は演算・制御回路８０に入力されて、露光時の目標平均光量が得られるレーザ駆動電流の値を算出し、演算・制御回路８０でレーザ駆動回路２６を制御して各半導体レーザ２１を駆動する。

図５は、補間法による光量調整を行う例を説明する図であって、縦軸に平均光量、横軸に駆動電流を示している。

先ず、光ファイバ移動機構５２の光ファイバ保持部４５を介して光ファイバ７０を一方向（往路）に移動させながら所定の値の駆動電流Ｉ１をレーザ駆動回路２６から半導体レーザ２１に注入する。半導体レーザ２１から出射するレーザ光は光検出器１２で受光され、光検出回路１４で光量に変換され、演算・制御回路８０で所定の光ファイバ移動時間における光量平均値Ｐ１を算出する（第１回目）。

次に、第１回目の終端位置から光ファイバ７０を逆方向（復路）に移動させながら、第１回目より幾分高い値の駆動電流Ｉ２をレーザ駆動回路２６から半導体レーザ２１に注入する。半導体レーザ２１から出射するパルス光は光検出器１２で受光され、光検出回路で光量に変換され、演算・制御回路８０で所定の光ファイバ移動時間における光量平均値Ｐ２を算出する（第２回目）。

次に、下記式（１）より、実際の副走査での目標値光量Ｐを得るための駆動電流Ｉを求める。

Ｉ＝Ｉ１＋（Ｐ−Ｐ１）（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｐ２−Ｐ１）………（１）
これによって、各半導体レーザ２１より出射されるレーザビームの光量を目標値光量Ｐで安定させることができる。

上記の補間法は、往路と復路で各々異なる駆動電流Ｉ１、Ｉ２を半導体レーザ２１に注入しているため、光ファイバ移動機構５２を元に戻す操作が不要になり、測定時間が節約できるが、往路のみまたは復路のみで駆動電流Ｉ１、Ｉ２を変えて同様の操作を行うようにすることも可能である。

図６は、画像露光を行う際の流れを示すフローチャートである。

まず、露光ヘッド３０が移動開始し（ステップＳ１００）、露光ヘッド３０が光検出位置にあるか否か判定する（ステップＳ１０１）。この光検出位置の判定は、例えば、露光ヘッド３０の位置をセンサで検出してもよいし、露光ヘッド３０より光を出射し、出射された光が光検出器１２で検出されたか否かによって判定してもよい。

ステップＳ１００の判定が否定された場合には、演算・制御回路８０は、光検出器１２に光が入射されるように、副走査モータ駆動回路８２を制御して副走査モータ４３を駆動することにより露光ヘッド３０を光検出器１２と対向する位置に移動し（ステップＳ１０２）、ステップＳ１００の判定が肯定された場合には、演算・制御回路８０は主走査モータ（回転ドラム５０）５１、副走査モータ４３、及び冷却用ブロア６０の駆動を停止する（ステップＳ１０４）。

回転ドラム５０および副走査モータ４３が停止したか否か判定し（ステップＳ１０６）、この判定が肯定されるまで待機してステップＳ１０８へ移行する。

続いて、光ファイバ移動機構用駆動回路８４を制御して光ファイバ保持部４５、ケーブルベア４３を介して光ファイバ７０を動かし、露光ヘッド３０から光検出器１２に入力される光を検出するパワーモニタを行う（ステップＳ１０８）。光検出器１２からの信号は光検出回路１４で光量に変換され、演算・演算・制御回路８０で上式で示すような演算を行い、半導体レーザ２１の駆動電流値Ｉを設定する（ステップＳ１１０）。この駆動電流値Ｉでレーザ駆動回路２６を制御することにより、各半導体レーザ２１から光ファイバ７０を介して得られるレーザビームの光量が目標とする設定光量（目標光量）となる。

続いて、演算・制御回路８０は、回転ドラム５０を回転開始するように、主走査モータ駆動回路８１を制御し、これにより、回転ドラム５０の回転が開始される（ステップＳ１１２）。

次に、記録媒体Ｆに記録する画像の画像データを記憶する画像メモリ８５から演算・制御回路８０に画像データが転送される（ステップＳ１１４）と、演算・制御回路８０は、転送されてきた画像データ、及び記録画像の予め定められた解像度を示す解像度データに基づいて調整された信号をレーザ駆動回路２６、主走査モータ駆動回路８１、及び副走査モータ駆動回路８２に供給する。

次いで、主走査モータ駆動回路８１は、演算・制御回路８０から供給された信号に基づいて上記解像度データに応じた回転速度で回転ドラム５０を図１矢印Ｒ方向に回転させるように主走査モータ５１を制御し（ステップＳ１１６）、副走査モータ駆動回路８２は、上記解像度データに応じて副走査モータ４３による露光ヘッド３０の副走査方向に対する送り速度を設定する（ステップＳ１１８）。

次に、レーザ駆動回路２６は、画像データに応じて各半導体レーザ２１を駆動する。このときの駆動電流は、上記モニタ時に演算された駆動電流値Ｉとする。（ステップＳ１２０）。各半導体レーザ２１から出射されたレーザ光は、光ファイバ２２、光コネクタ２５Ａ、および光ファイバ７０を介してファイバアレイ３１から出射され、コリメータレンズ３２によって平行光束とされた後、結像レンズ３４を介して回転ドラム５０上の記録媒体Ｆに出射される。

図７は、本発明の画像形成装置の第２の実施形態を示す斜視図、図８は露光ヘッドの部分の平面図である。第２の実施形態では、露光ヘッド３０を移動させ、副走査させながらモニタを行うものである。

図８に示すように、露光ヘッド３０は、ファイバアレイ３１、コリメータレンズ３２、結像レンズ３４からなる光学系３８が設けられ、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４の間にはハーフミラー３５が設けられ、このハーフミラー３５の反射光を集光レンズ３６を介して受光する光検出器１２が設けられた構成である。ファイバアレイ３１からの出射光は、一部はハーフミラー３５を透過して回転ドラム５０に達すると共に、残りはハーフミラー３５で反射されて光検出器１２に達する。

光ファイバ７０は束ねられ、可撓性の収納体であるケーブルベア４３内に収納され、副走査時に露光ヘッド３０に追従して光ファイバ７０が曲がりながら移動していくようになっている。この光ファイバ７０の曲げ状態により導波モード（光ファイバ内の光強度分布）が変化し、ファイバアレイ３１からの出射光の遠視野像が変化する。この出射光は回転ドラム５０に巻かれた記録媒体Ｆおよび光検出器１２で受光される。

露光に先立って、露光ヘッド３０を実際の副走査と同じように移動させる。これにより、ケーブルベア４３を介して光ファイバ７０が移動し、ケーブルベア４３の曲がり部分４３ａ（図１参照）も順次移動していき、光ファイバ７０は実際に露光ヘッド３０で副走査を行っている場合と同じ動きをする。この光ファイバ７０の移動時に、各チャンネルの半導体レーザ２１を発光させるような駆動電流をレーザ駆動回路２６から各半導体レーザ２１に注入する。

光検出器１２で光ファイバ７０からの出射光を受光し、光検出器１２からの信号に基づいて、光ファイバの移動中における各チャンネル毎の半導体レーザ２１からの光量の平均光量を求め、この平均光量から実際の露光時の半導体レーザ２１に供給する駆動電流を演算する点は第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

また、図５に示す補間法による光量調整も同様に適用可能である。すなわち、先ず、露光ヘッド３０を一方向（往路）に移動させながら所定の値の駆動電流Ｉ１をレーザ駆動回路２６から半導体レーザ２１に注入する。半導体レーザ２１から出射するレーザ光は光検出器１２で受光され、光検出回路１４で光量に変換され、演算・制御回路８０で所定の露光ヘッド移動時間における光量平均値Ｐ１を算出する（第１回目）。

次に、第１回目の終端位置から露光ヘッドを逆方向（復路）に移動させながら、第１回目より幾分高い値の駆動電流Ｉ２をレーザ駆動回路２６から半導体レーザ２１に注入する。半導体レーザ２１から出射するパルス光は光検出器１２で受光され、光検出回路で光量に変換され、演算・制御回路８０で所定の露光ヘッド移動時間における光量平均値Ｐ２を算出する（第２回目）。次に、上記式（１）より、実際の副走査での目標値光量Ｐを得るための駆動電流Ｉを求める。

この第２の実施形態では、光検出器１２が露光ヘッド３０に搭載されているので、モニタに当って第１の実施形態のような露光ヘッド３０の位置決めが不要であると共に、実際の露光における副走査中でもモニタ操作ができる。

図９は、本発明の画像形成装置の第３の実施形態を示している。第３の実施形態も露光ヘッド３０の方を移動させながらモニタを行うものである。

同図に示すように、露光ヘッド３０は、ファイバアレイ３１、コリメータレンズ３２、結像レンズ３４からなる光学系３８が設けられ、コリメータレンズ３２と結像レンズ３４の間には全反射ミラー３９が移動可能に取付けられ、この全反射ミラー３９の反射光を集光レンズ３６を介して受光する光検出器１２が設けられた構成である。

全反射ミラー３９が実線の位置にあるときは、ファイバアレイ３１からの出射光は全反射ミラー３９で反射されて光検出器１２に達し、全反射ミラー３９を光路から外れた鎖線の位置に移動させたときは、ファイバアレイ３１からの出射光は全て回転ドラムに達する。

副走査に先立って、全反射ミラー３９を実線の位置に配置し、露光ヘッド３０を実際の副走査と同じように移動させる。これにより、ケーブルベア４３を介して光ファイバ７０が移動し、ケーブルベア４３の曲がり部分４３ａ（図１参照）も順次移動していき、光ファイバ７０は実際に露光ヘッド３０で副走査を行っている場合と同じ動きをする。露光ヘッドの移動時に各チャンネルの半導体レーザ２１を発光させるような駆動電流をレーザ駆動回路２６から各半導体レーザ２１に注入する。以下の動作は第２の実施形態と同様である。

実際の露光時は全反射ミラー３９を鎖線の位置に移動させておけば、ファイバアレイ３１から出射光は全て回転ドラムに達する。

図１０は、本発明の画像形成装置の第４の実施形態を示している。第４の実施形態も露光ヘッド３０の方を移動させながらモニタを行うものである。

同図に示すように、露光ヘッド３０は、ファイバアレイ３１、コリメータレンズ３２、結像レンズ３４からなる光学系３８が設けられ、結像レンズ３４の前方には可動レバー３３に取付けられた光検出器１２が設けられている。可動レバー３３は軸９０に回転自在に支持されて鎖線の位置に回動するようにした構成である。

可動レバー３３が実線の位置にあるときは、ファイバアレイ３１からの出射光は光検出器１２に達し、可動レバー３３を鎖線の位置に移動させたときは、ファイバアレイ３１からの出射光は全て回転ドラム５０に達する。

露光に先立って、可動レバー３３を実線の位置に配置し、露光ヘッド３０を実際の副走査と同じように移動させる。これにより、ケーブルベア４３を介して光ファイバ７０が移動し、ケーブルベア４３の曲がり部分４３ａ（図１参照）も順次移動していき、光ファイバ７０は実際に露光ヘッド３０で副走査を行っている場合と同じ動きをする。露光ヘッドの移動時に各チャンネルの半導体レーザ２１を発光させるような駆動電流をレーザ駆動回路２６から各半導体レーザ２１に注入する。以下の動作は第２の実施形態と同様である。実際の露光時は可動レバー３３を鎖線の位置に移動させておけば、ファイバアレイ３１から出射光は全て回転ドラムに達する。

図１１は、本発明の第５の実施形態を示すもので、ドラムキャプスタン光ファイバアレイ露光方式の画像露光装置の概略を示している。

この画像露光装置は、ドラム１００と、ドラム１００に記録媒体Ｆを押圧して回転することで記録媒体Ｆを矢印方向に移動させる一対のキャプスタン１０１，１０２とを備えたものである。露光ヘッド３０には、ファイバアレイ部３１、コリメータレンズ３２、結像レンズ３４からなる光学系３８が順に配列され、ファイバアレイ部３１は、光ファイバ７０が接続されている。露光ヘッドは、ボールネジ４１及び２本のレール４２に装着されており、ボールネジ４１を回転駆動することによって露光ヘッド３０をレール４２に案内された状態で移動させることができる。露光ヘッド３０は、キャプスタン１０１，１０２による記録媒体Ｆの矢印方向の移動で副走査を行うと共に、記録媒体Ｆの移動方向と直交する方向（レール４２の方向）に移動することで主走査を行うようになっている。上記した第１〜第４の実施形態に示すモニタ方法はこのドラムキャプスタン光ファイバアレイ露光方式の画像露光装置にも適用可能である。

本発明の画像露光装置の第１の実施形態を示す斜視図である。 実施形態１の光ファイバ移動機構（１）の側面図である。 実施形態１の光ファイバ移動機構（２）の側面図である。 本発明の画像露光装置の制御系を示す回路図である。 補間法による光量調整の説明図である。 画像記録を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の画像露光装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態の露光ヘッドの部分の平面図である。 本発明の画像露光装置の第３の実施形態であって、露光ヘッドの部分の平面図である。 本発明の画像露光装置の第４の実施形態であって、露光ヘッドの部分の平面図である。 本発明の画像露光装置の第５の実施であって、ドラムキャプスタン方式の側面図である。 従来のアウタードラム方式の画像露光装置の斜視図である。 従来の画像露光装置における露光中の光量のばらつきを示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 光検出器
１４ 光検出回路
２１ 半導体レーザ
２６ レーザ駆動回路
３０ 露光ヘッド
３５ ハーフミラー
３８ 光学系
３９ 全反射ミラー
４３ ケーブルベア（保護部材）
４４ ガイド部材
４５ 光ファイバ保持部
５０ 回転ドラム
５２ 光ファイバ移動機構
６２ モータ（駆動手段）
６７ エアシリンダ（駆動手段）
７０ 光ファイバ
８０ 演算・制御回路
Ｆ 記録媒体

Claims (16)

1. 半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体の感材面に結像し、該露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光方法において、
   前記半導体レーザを駆動しつつ光ファイバを変形させる工程と、
   光ファイバの変形の動作中に前記露光ヘッドからの出射光の光量を検出する工程と、
   検出された光量から平均光量を演算する工程と、
   該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から前記半導体レーザを駆動する電流の値を演算する工程と、
   演算された値の電流で半導体レーザを駆動して記録媒体を露光する工程とを含むことを特徴とする画像露光方法。
2. 半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体の感材面に結像し、該露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光装置において、
   光ファイバの前記露光ヘッドに至る途中を移動自在に保持する光ファイバ保持部と、
   該光ファイバ保持部による光ファイバの移動中に前記露光ヘッドからの出射光の光量を検出する光検出器と、
   前記露光ヘッドを固定した状態で、前記光ファイバ保持部を移動させつつ前記半導体レーザを駆動する制御手段と、
   前記光検出器で検出された光量から平均光量を演算し、該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から前記半導体レーザを駆動する電流の値を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする画像露光装置。
3. この画像露光装置は、前記記録媒体が巻き付けられて回転する回転ドラムを備え、該回転ドラムの回転軸と平行に移動する前記露光ヘッドにより副走査を行い、該回転ドラムの回転による記録媒体の移動により該露光ヘッドで主走査を行うものであることを特徴とする請求項２記載の画像露光装置。
4. この画像露光装置は、ドラムと、該ドラムに記録媒体を押圧してドラムの円周方向に移動させる一対のキャプスタンとを備え、記録媒体の移動方向に対して直交する方向に移動する前記露光ヘッドにより主走査を行い、該キャプスタンにより記録媒体が移動することにより該露光ヘッドで副走査を行うものであることを特徴とする請求項２記載の画像露光装置。
5. 前記光ファイバの外周には、可撓性の保護部材を備えていることを特徴とする請求項２記載の画像露光装置。
6. 前記光検出器は、前記露光ヘッド以外の場所に設けられたものであることを特徴とする請求項２記載の画像露光装置。
7. 前記光検出器は、前記露光ヘッドに搭載されたものであることを特徴とする請求項２記載の画像露光装置。
8. 前記演算手段は、前記半導体レーザから、目標光量Ｐの前後の各光量Ｐ１、Ｐ２の光をそれぞれ出力させる駆動電流Ｉ１、Ｉ２のうちのいずれか一方の駆動電流を光ファイバ移動手段の一方向の移動である往路で前記半導体レーザに供給し、いずれか他方の駆動電流を前記光ファイバ移動手段の他方向の移動である復路で前記半導体レーザに供給し、次式より目標光量Ｐに対応する駆動電流Ｉを求めるものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
   Ｉ＝Ｉ１＋（Ｐ−Ｐ１）（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｐ２−Ｐ１）
9. 半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体の感材面に結像し、該露光ヘッドの走査移動により感材面に露光する画像露光装置において、
   前記露光ヘッドの移動中に該露光ヘッドからの出射光の光量を検出する光検出器と、
   前記露光ヘッドを移動させつつ前記半導体レーザを駆動する制御手段と、
   前記光検出器で検出された光量から平均光量を演算し、該平均光量と露光に必要な目標光量との差異から前記半導体レーザを駆動する電流の値を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする画像露光装置。
10. この画像露光装置は、前記記録媒体が巻き付けられて回転する回転ドラムを備え、該回転ドラムの回転軸と平行に移動する前記露光ヘッドにより副走査を行い、該回転ドラムの回転による記録媒体の移動により該露光ヘッドで主走査を行うものであることを特徴とする請求項９記載の画像露光装置。
11. この画像露光装置は、ドラムと、該ドラムに記録媒体を押圧してドラムの円周方向に移動させる一対のキャプスタンとを備え、
    前記露光ヘッドは、記録媒体の移動方向に対して直交する方向に移動することで主走査を行い、かつ、前記キャプスタンによる記録媒体の移動で副走査を行うものであることを特徴とする請求項９記載の画像露光装置。
12. 光ファイバの外周には、可撓性の保護部材を備えていることを特徴とする請求項９記載の画像露光装置。
13. 前記露光ヘッドは、前記光検出器を備えたことに加え、さらに、露光ヘッド光学系の途中に配置され、光ファイバからの出射光を前記回転ドラムの方向に透過し前記光検出器の方向に反射するハーフミラーを備えたものであることを特徴とする請求項９記載の画像露光装置。
14. 前記露光ヘッドは、前記光検出器を備えたことに加え、さらに、露光ヘッド光学系の途中に退避自在に配置され、光ファイバからの出射光を前記光検出器の方向に反射する全反射ミラーを備えたものであることを特徴とする請求項９記載の画像露光装置。
15. 前記光検出器は、前記露光ヘッドの出射光を受光する位置および受光する位置から退避する位置に移動する光検出器移動機構を介して前記露光ヘッドに搭載されたものであることを特徴とする請求項９記載の画像露光装置。
16. 前記演算手段は、前記半導体レーザから、目標光量Ｐの前後の各光量Ｐ１、Ｐ２の光をそれぞれ出力させる駆動電流Ｉ１、Ｉ２のうちのいずれか一方の駆動電流を光ファイバ移動手段の一方向の移動である往路で前記半導体レーザに供給し、いずれか他方の駆動電流を前記光ファイバ移動手段の他方向の移動である復路で前記半導体レーザに供給し、次式より目標光量Ｐに対応する駆動電流Ｉを求めるものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
    Ｉ＝Ｉ１＋（Ｐ−Ｐ１）（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｐ２−Ｐ１）

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