JP2006156537A

JP2006156537A - 半導体レーザ駆動装置

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Publication number: JP2006156537A
Application number: JP2004341838A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Toki; 明彦土岐
Original assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Current assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】安価な半導体レーザを使用しながらも、モードホッピングノイズの影響を回避して露光処理の効率を向上させることのできる半導体レーザ駆動装置を提供する
【解決手段】半導体レーザの駆動電流制御領域が、モードホッピングノイズ発生領域の近傍に到ったとき、当該半導体レーザの特性を記憶させておく記憶手段に記憶されたデータに基づいて、当該モードホッピングノイズ発生領域から離間した安定領域で駆動電流を制御するように駆動電流の制御対象領域を遷移させ、かつ、駆動電流の制御対象領域を遷移するタイミングを、露光領域の外部を走査するタイミングに行うことにより、露光処理中に出力光量が大きく変動する事態を回避し、また、露光処理の効率を向上できるようにする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、出力画像データに基づいて感光材料を走査露光する半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出センサと、前記半導体レーザの作動温度を調整する温調手段と、前記半導体レーザの出力光量を検出する光量検出センサと、前記温度検出センサによる検出温度に基づいて前記温調手段を制御して前記半導体レーザの作動温度を所定温度範囲に制御する温度制御手段と、前記光量検出センサによる検出光量に基づいて前記半導体レーザの出力光量が設定光量となるようにその駆動電流を制御する光量制御手段とを備えてなる半導体レーザ駆動装置に関する。

デジタル方式の写真プリンタ等の露光用光源として安価であるが特性の不安定な半導体レーザを用いる場合に問題となるモードホッピングノイズによる光量変動の影響を回避するため、感光材料を走査露光する半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出センサと、前記半導体レーザの作動温度を調整する温調手段と、前記半導体レーザの出力光量を検出する光量検出センサと、前記温度検出センサによる検出温度に基づいて前記温調手段を設定温度に制御する温度制御手段と、前記光量検出センサによる検出光量に基づいて前記半導体レーザの出力光量を制御する光量制御手段と、前記半導体レーザの出力光量と作動温度との組合せによって特定されるモードホッピングノイズ発生領域を記憶する記憶手段とを備え、前記半導体レーザの出力光量と作動温度との組合せが前記モードホッピングノイズ発生領域に移行しないように前記設定温度を変更する半導体レーザ駆動装置が提案されていた。
特開昭６１−２６４７７４号公報

上述した従来の半導体レーザ駆動装置は、駆動条件がモードホッピングノイズ発生領域に移行しそうになったときに設定温度を変化させて当該領域への移行を回避することで、モードホッピングノイズの発生を防止するものであったが、図９（ａ）に示すように、ノイズ発生領域（図中、影の領域）を跳び越す方向に設定温度をＴ_ＳからＴ_１に変更する場合等には、その過程において短時間ではあるがモードホッピングノイズが発生し、半導体レーザの光量が変化することになるため、光量制御手段により前記半導体レーザに対する駆動電流をフィードバック制御して光量変化に対応する補正を行う必要があった。

しかし、図９（ｂ）に示すように、モードホッピングノイズ発生領域では半導体レーザに対する駆動電流を僅かに変化させても出力光量が大きく変化するため、出力光量が不安定になり画像が乱れる虞があり、設定温度を変化させてモードホッピングノイズ発生領域への移行を回避するのは容易ではなかった。

そのため、連続露光動作中に半導体レーザの作動温度がモードホッピングノイズ発生領域に接近するようなときには、感光材料に対する露光処理を中断して作動温度や駆動電流が安定領域に移行制御されるのを待って露光動作を再開させる必要があり、処理効率が低下するという問題があった。

本発明は、上述の従来欠点に鑑み、特性の不安定な半導体レーザを使用しながらも、モードホッピングノイズの影響を回避して露光処理の効率を向上させることのできる半導体レーザ駆動装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による半導体レーザ駆動装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、出力画像データに基づいて感光材料を走査露光する半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出センサと、前記半導体レーザの作動温度を調整する温調手段と、前記半導体レーザの出力光量を検出する光量検出センサと、前記温度検出センサによる検出温度に基づいて前記温調手段を制御して前記半導体レーザの作動温度を所定温度範囲に制御する温度制御手段と、前記光量検出センサによる検出光量に基づいて前記半導体レーザの出力光量が設定光量となるようにその駆動電流を制御する光量制御手段とを備えてなる半導体レーザ駆動装置であって、前記半導体レーザの出力光量と作動温度と駆動電流との組合せで特定されるモードホッピングノイズ発生領域データが記憶された領域記憶手段を備え、前記光量制御手段は、前記駆動電流が前記領域記憶手段に記憶されたモードホッピングノイズ発生領域近傍に到ると、前記駆動電流を当該モードホッピングノイズ発生領域から離間した安定領域に遷移させて制御する点にある。

上述した構成によれば、温度制御手段によって所定温度範囲に制御された半導体レーザに対して、モードホッピングノイズ発生領域の近傍に到ったことが領域記憶手段に記憶された領域データに基づいて判別されると、光量制御手段は、当該モードホッピングノイズ発生領域から離間した安定領域で駆動電流を制御するように駆動電流の制御対象領域を遷移させるので、露光処理中に出力光量が大きく変動するような事態が回避され、従って、露光処理の効率を向上させることができるようになるのである。

同第二の特徴構成は同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記光量制御手段は、前記感光材料に対する非露光タイミングにおいて、前記駆動電流を当該モードホッピングノイズ発生領域から離間した安定領域に遷移させて制御する点にある。

安定領域で駆動電流を制御するように駆動電流の制御対象領域を遷移させるタイミングが、前記感光材料に対する非露光タイミングであれば、露光中の画像に影響を及ぼすことなく、良好なプリントが得られるようになる。

前記感光材料に対する非露光タイミングとしては、同請求項３に記載した通り、前記感光材料に対する主走査方向の非露光タイミングを採用することが、微小な変動に追従して高品質なプリントを得ることができる点で好ましいが、同請求項４に記載した通り、前記感光材料に対する副走査方向の非露光タイミングを採用するものであってもよい。

以上説明した通り、本発明によれば、特性の不安定な半導体レーザを使用しながらも、モードホッピングノイズの影響を回避して露光処理の効率を向上させることのできる半導体レーザ駆動装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による本発明による半導体レーザ駆動装置の実施の形態を説明する。図２に示すように、露光量に応じた色濃度を示し露光される光の波長に応じて発色する感光材料であるロール状の印画紙が格納された印画紙格納部１と、印画紙格納部１から供給される印画紙に対して、原画像の画像データに応じて走査露光を施す半導体レーザ駆動装置が格納された画像形成部２と、画像形成部２で露光された印画紙を薬液が充填された槽内に搬送し、現像、定着処理を施す現像部３と、現像処理後の印画紙を乾燥させる乾燥部４と、原画像の画像データの保存や編集処理が実行され、印画紙に対する露光データが前記半導体レーザ駆動装置に供給されるコンピュータ５などを備えてデジタル写真プリンタが構成される。

図３に示すように、画像形成部２の上部に位置する印画紙格納部１は、それぞれ異なるサイズのロール状の印画紙（感光材料）Ｐを格納するための２つのペーパーマガジン１ａ，１ｂを備え、ユーザーが求める出力画像のサイズに応じて、供給する印画紙Ｐが切り換えられるように設定されている。画像形成部２は、上記したように、印画紙格納部１から供給される印画紙Ｐを搬送する搬送装置としての搬送ローラＲ１〜Ｒ５と、印画紙Ｐに対して走査露光を行なう半導体レーザ駆動装置６を備えている。

半導体レーザ駆動装置６は、図１に示すように赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）夫々に対応した、互いに異なる狭帯域波長の光ビームを異なる角度で射出する複数の光源７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと、同一反射面に入射した光ビームを主走査方向に偏向反射して感光材料である印画紙Ｐを露光する偏向光学系８と、偏向光学系８による印画紙Ｐへの露光光路外に配置され、主走査方向の始点同期タイミングを得る光センサユニット１６と、制御部３０などを備えて構成される。

赤色光源ユニット７Ｒは、光軸に沿って順に半導体レーザユニット１０Ｒ、レンズ群１１Ｒ、音響光学変調素子（以下、「ＡＯＭ」と記す。）１２Ｒ、調光部１３Ｒを配置して構成されている。ここに、レンズ群１１Ｒは、赤色半導体レーザユニット１０Ｒから出射した光ビームを平行光に整形し、後段のＡＯＭ１２Ｒの光入射口に導くためのレンズ群である。

赤色光源のレーザユニット１０Ｒは、図６（ａ）に示すように、半導体レーザ７１Ｒに一体的に取り付けられて構成する光量検出センサ７２Ｒと、光量コントローラ７５Ｒと、温度アクチュエータ７３Ｒと、温度検出センサ７４Ｒと、温度コントローラ７６Ｒと、出射した光ビームＬ３を感光材料照射用と光ビームの光量検出用とに分離するビームスプリッタ８１Ｒからなる。
ＡＯＭ１２Ｒは、音波による振動により透明媒質中に作り出された密度分布に起因する屈折率分布が位相回折格子として働くことによる回折現象、いわゆる音響光学回折を利用した光変調器であり、印加する超音波の強度を変えることによって、回折された光の強度を変調するものである。このＡＯＭ１２Ｒには、ＡＯＭドライバ１５Ｒが接続されており、このＡＯＭドライバ１５Ｒから、画像データに応じて振幅が変調された高周波信号が入力されると、音響光学媒質内に上記高周波信号に応じた超音波が伝搬され、このような音響光学媒質内をレーザ光が透過すると、音響光学効果が作用することによって回折が生じ、高周波信号の振幅に応じた強度のレーザ光がＡＯＭ１２Ｒから回折光として出射される。

調光部１３Ｒは、ＡＯＭ１２Ｒにより変調されたレーザ光の強度を調整する部材であり、例えばＮＤフィルタや、大きさの異なる複数の開口部が設けられた回転板などによって構成される。半導体レーザや固体レーザなどの発光素子は、安定した状態で発光を行うことのできる光量の範囲が決まっているので、この調光部１３Ｒによる光量の調整によって、印画紙の発色特性に応じて広いダイナミックレンジとなるような光量範囲で露光を行うことが可能となる。

緑色光源ユニット７Ｇは、光軸に沿って緑色ＳＨＧ（ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザユニット１０Ｇ、ＡＯＭ１２Ｇ、調光部１３Ｇを配置して構成されている。尚、緑色光源ユニット７Ｇ内には、レンズ群１１Ｒと同等の機能を有する光学系が配置されている。

緑色光源のレーザユニット１０Ｇは、図６（ｂ）に示すように、半導体レーザ７１Ｇに一体的に取り付けられて構成する第２次高調波生成手段８２Ｇと、光量検出センサ７２Ｇと、光量コントローラ７５Ｇと、温度アクチュエータ７３Ｇと、温度検出センサ７４Ｇと、温度コントローラ７６Ｇと、出射した光ビームＬ３を感光材料照射用と光ビームの光量検出用とに分離するビームスプリッタ８１Ｇからなる。この緑色ＳＨＧレーザユニット１０Ｇは、ＹＡＧレーザなどの固体レーザ、及び該固体レーザから出射されたレーザ光から第２次高調波を取り出す波長可変部などが設けられ、例えば、ＹＡＧレーザから１０６４ｎｍの波長のレーザ光が出射される場合、第２次高調波である波長５３２ｎｍのレーザ光が生成され出射される。

青色光源ユニット７Ｂも、緑色光源ユニット７Ｇとほぼ同様に構成され、光軸に沿って青色成分の波長のレーザ光を出射する青色ＳＨＧレーザユニット１０Ｂ、ＡＯＭ１２Ｂ、調光部１３Ｂを配置して構成され、温度調整ユニットや制御回路が配置されている。ＡＯＭ１２Ｇ，１２Ｂ、調光部１３Ｇ，１３Ｂは、赤色光源ユニット７Ｒにおいて説明したＡＯＭ１２Ｒ、調光部１３Ｒと同様に構成される。青色光源のレーザユニット１０Ｂは、緑色光源のレーザユニットと同様の構造であり、半導体レーザ７１Ｂに一体的に取り付けられて構成する第２次高調波生成手段８２Ｂと、光量検出センサ７２Ｂと、光量コントローラ７５Ｂと、温度アクチュエータ７３Ｂと、温度検出センサ７４Ｂと、温度コントローラ７６Ｂと、出射した光ビームＬ３を感光材料照射用と光ビームの光量検出用とに分離するビームスプリッタ８１Ｂからなる。

前記温度コントローラ７５Ｒ、７５Ｇ、７５Ｂは、温度検出センサ７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂによる温度検出と、温度アクチュエータ７３Ｒ、７３Ｇ、７３Ｂによる温度調節によって、半導体レーザから出射する光ビームＬ３の中心波長が基本波長に対して変動するのを防止するとともに、光量検出センサ７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂの温度をも調節し、光量感度の精度を維持している。

前記光量検出センサ７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂは、半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂから出射された光ビームＬ３の光量をモニターするものであり、光量を光電的に検出する各種光量検出センサを使用することができる。

前記半導体レーザコントローラ７５Ｒ、７５Ｇ、７５Ｂは、光量検出センサ７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂから得られた電圧値とリファレンス電圧値とが一致するように、半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂへの出力電流を調節することにより、半導体レーザ７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂから出射する光ビームの光量を一定に保つＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）駆動を行っている。

図１に戻り、各光源ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂから射出された光ビームは夫々反射ミラー１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ、シリンドリカルレンズ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂを介して、ポリゴンミラー１８及びｆθレンズ２０でなる偏向光学系８の同一反射面に異なる角度で入射し、主走査方向に偏向反射して同一の走査線上を所定の間隔で順次走査して感光材料を露光するよう構成される。

シリンドリカルレンズ１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、反射ミラー１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂで反射された光ビームを、副走査方向においてポリゴンミラー１８の反射面上に集光させ、ポリゴンミラー１８の反射面に面倒れ誤差（反射面の法線方向が正常な主走査面からずれる誤差）が生じている場合の補正（面倒れ補正）を行うためのものである。

ポリゴンミラー１８は、横断面が正多角形となる柱状体の側面が反射面に構成され、ポリゴンドライバ１９によって一定の角速度で回転駆動される回転体であり、ポリゴンミラー１８の１つの反射面で反射されて印画紙Ｐ方向に向かう光ビームは、ポリゴンミラー１８の回転に応じて主走査方向に偏向される。ポリゴンミラー１８の回転によって１つの反射面における光ビームの反射が終わると、その反射面に隣接する反射面に光ビームの照射が移り、同じ範囲で主走査方向に光ビームの反射方向が移動する。このように、１つの反射面で一本の走査ラインが走査され、隣接する反射面で次の走査ラインが走査されることになるので、副走査方向に隣合う走査ライン同士の間のタイムラグを極めて小さくすることが可能になる。

ｆθレンズ２０は、ポリゴンミラー１８から印画紙Ｐに到る光路長の変動により、印画紙Ｐに照射される光ビームの走査面の両端近傍で生じる像の歪みを補正し、走査線上のビーム速度を一定にする光学系で、複数のレンズから構成される。ここで、ｆθレンズ２０が有効に働く範囲が最大露光幅となる。

ポリゴンミラー１８から印画紙Ｐに到る光ビームの主走査範囲の外側、つまり、偏向光学系８による印画紙Ｐへの露光光路外に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各光ビームによる主走査の始点同期タイミングを検出する光センサユニット１６が配置され、ポリゴンミラー１８から反射された光ビームがミラー２１に反射され、光センサユニット１６により検出されるように構成されている。尚、光センサユニット１６は、偏向光学系８による印画紙Ｐへの露光光路外で、光ビームが検出された後に印画紙Ｐの端部に達するまでの時間が把握できるような位置であれば、その設置位置は特に制限されるものではなく、上述のようにミラー２１などを介して検出される以外に直接検出されるものであってもよい。

印画紙Ｐは、マイクロステップドライバ２４による制御信号により精密制御されるマイクロステップモータ２３で駆動される搬送ローラ２２などでなる搬送部９により、紙面に垂直な方向、つまり副走査方向に一定の速度で搬送され、以って、印画紙Ｐ上で主走査方向及び副走査方向で構成される面上に画像データが露光される。

以下に、上述した半導体レーザ駆動装置６の制御部３０の構成及び動作タイミングを、図４及び図５に基づいて説明する。尚、以下、制御部３０とＡＯＭドライバ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとの接続ブロックを中心に図面に示しているが、光源ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂやポリゴンドライバ１９などの制御対象要素も制御部３０により制御されるものである。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画像データに対応して個別に構成される要素には符号Ｒ，Ｇ，Ｂを付して説明するが、図４及び以下の説明では、それらを纏めて記載する場合もあるので注意されたい。

図４に示すように、制御部３０は、ＣＰＵ３８と、コンピュータ５から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画像データが書き込まれるフレームメモリ３１と、フレームメモリ３１に格納された画像データから主走査に必要な１ライン分の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）夫々の画像データが格納される三つのラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂと、主走査の画素間隔を規定する基準クロック発生回路３３と、光センサユニット１６により検出される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）夫々の始点同期信号に同期して基準クロック発生回路３３からの基準クロック信号を同期出力するクロック同期回路３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂと、メモリコントローラ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂと、半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの電流−光出力特性（温度特性をも含む）を記憶する記憶手段７８と、モードホッピング制御手段７７と、Ｄ／Ａコンバータ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂなどを備えて構成される。

画像露光時には、ＣＰＵ３８により各光源ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが駆動されるとともに、ポリゴンドライバ１９が駆動され、各光源ユニットの出力が一定に立ち上がり、ポリゴンミラー１８の回転速度が一定速度に立ち上がると、コンピュータ５から一時的にフレームメモリ３１に書き込まれた原画像の画像データまたは原画像に所定の画像処理が施された画像データから、主走査方向の画像データがＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ１ライン毎に所定のタイミングで対応するラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに読み出される。各ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂには、画素に対応して主走査方向の順序を示すアドレスが付与されており、メモリコントローラ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの制御により、各アドレスに格納されている画像データ（以下「画素データ」という。）がＤ／Ａコンバータ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂに順次送られる。尚、各走査ラインの終了後の所定タイミングで所定時間だけＡＯＭ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを一定光量で駆動するためのデータを前記ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに入力することにより、始点同期信号を検出するように構成することができる。さらに、ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの出力ラインにゲート回路を設けるとともに、始点同期信号を検出するためにＡＯＭ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを駆動するための信号出力回路を設け、画像領域で前記ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの出力を通過させ、非画像領域で前記ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの出力を遮断するとともに、画像領域で前記信号出力回路の出力を遮断し、非画像領域で前記信号出力回路の出力を通過させるように前記ゲート回路を制御するように構成するものであってもよい。

例えば、ラインメモリ３２Ｒから送られる画素データが有している濃度情報としてのデジタルデータが、Ｄ／Ａコンバータ３７Ｒにより０から１Ｖのアナログ電圧に変換されてＡＯＭドライバ１５Ｒに印加され、対応するＡＯＭ１２Ｒが駆動される。以上により光源ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂから出射された夫々のレーザ光が、画素データに対応してＡＯＭ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにより変調され、変調された光ビームが偏向走査部８により偏向されて印画紙Ｐ上で走査露光される。

光センサユニット１６は、各ラインデータに基づいた印画紙Ｐへの露光前に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）夫々の光ビームを検出して始点同期信号を各別に生成するもので、例えば図７（ａ）に示すように、微小な間隔を隔てて光ビームの走査方向にそれぞれ配置された第１及び第２の受光部Ｄ１，Ｄ２を備えた二分割センサが使用される。詳述すると、同図（ｂ）に示すように、受光部Ｄ１，Ｄ２に光ビームが照射されることにより、その強度に応じて時間的にずれた電圧出力Ｖ１，Ｖ２が得られ、同図（ｃ）に示すように、当該検出電圧Ｖ１、Ｖ２を電圧比較器に入力し、Ｖ２＞Ｖ１であればハイレベル、Ｖ１＞Ｖ２であればローレベルの信号を出力することで始点同期信号が生成されるもので、出力電圧Ｖ１，Ｖ２の一致する点が光ビームの強度によらず光ビームの位置に対応した一定の時点となることに着目し、光ビームの強度にかかわらず光ビームの走査タイミングに高精度に同期した始点同期信号が生成可能なものである。

クロック同期回路３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは、基準クロック発生回路３３から出力される一定周期の連続した源クロック信号が入力され、光センサユニット１６により検出された対応する光ビームの始点同期信号に同期したクロック信号を出力する。メモリコントローラ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂには、光センサユニット１６及びクロック同期回路３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの出力が接続されており、これらに基づいてラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂからの画素データの読み出しを制御するコントロール信号が出力される。

Ｄ／Ａコンバータ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂは、入力されるデジタル値が変化すればＡＯＭドライバ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂへのアナログデータ値が変化するようになっている。そして、Ｄ／Ａコンバータ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂへの入力データの更新タイミングは同期クロックに同期され、通常、高速のＤ／Ａコンバータにはデータの更新周期の数倍の周期のクロックを入力する必要があり、周波数逓倍回路３９により同期クロックの周波数を所定倍にした逓倍クロックが入力される。

メモリコントローラ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂは、自身が備えているカウンタ３４ａによりクロック同期回路３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂから夫々入力された同期クロックをカウントし、そのカウント値と自身が備えているメモリ３４ｂに記憶されている設定値とに基づいて、画素データの読み出しの開始をラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに指示するコントロール信号を出力する。ここで、各カウント値は、メモリコントローラ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂに入力される始点同期信号によってリセットされる。つまり、カウント値はライン毎にリセットされる。以上により、光ビームを走査する際における走査範囲での光ビームの位置がカウンタ３４ａのカウント値に対応付けられ、それぞれのカウント値によって光ビームの走査位置が認識可能に構成される。

そして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）夫々の光ビームを走査する際に光ビームが印画紙Ｐの露光開始位置に到達するときのカウント値が、設定値として各メモリ３４ｂに記憶されている。この設定値は、印画紙Ｐの幅などに基づいて決定されるもので、コンピュータ５からの指示によりメモリコントローラ３４に接続されているＣＰＵ３８によって適宜変更されるものである。

これらカウント値と設定値とに基づいて、メモリコントローラ３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂは画素データの読み出しを開始すべきタイミングを認識し、コントロール信号によってラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに読み出しを指示する。ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂには、クロック同期回路３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの出力である同期クロックが夫々入力されている。そして、ラインメモリ３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに対してコントロール信号によって画素データの読み出しの開始が指示された後は、同期クロックに同期して、順次各画素データが読み出される。

一方、図示していないが、副走査方向に対する露光開始位置の同期制御も前記メモリコントローラにより以下のようになされる。副走査方向の露光ピッチに対応した基準クロック発生回路が設けられ、前記搬送部９に設置された紙端検出センサによる印画紙の先端部の検出信号をトリガーとして、基準クロック発生回路の出力クロックがカウントされ、カウント値が予め設定された印画紙の先端部が露光位置に搬送される時間に対応するカウント値と一致した時点が露光開始タイミングと判断される。

ＣＰＵ３８は、一画像分（一ペーパ相当分）の書き込みが終了の後、モードホッピング制御手段７７を起動する。起動されたモードホッピング制御手段７７は、温度検出センサ７４Ｒ、７４Ｇ、７４Ｂから温度コントローラ７６Ｒ、７６Ｇ、７６Ｂを介して各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの温度を検出し、また、光量検出センサ７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂから半導体レーザコントローラ７５Ｒ、７５Ｇ、７５Ｂを介して各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂから出射された光量を検出する。検出された温度及び光量と記憶手段７８に格納されている電流−光出力特性、及びその温度特性を比較し、最もモードホッピングの発生の低い安定領域に、各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂへの駆動電流値を半導体レーザコントローラ７５Ｒ、７５Ｇ、７５Ｂによりシフトさせる。

つまり、図８及び図９を用いて詳述すると、初期半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの温度を温度Ｔ１で制御していたものが、温度コントローラ７６Ｒ、７６Ｇ、７６Ｂで温度制御を行っているにもかかわらず、半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの発熱や周囲環境温度の変化に伴い、温度Ｔ２に移行していく場合がある。このとき、初期には、各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの出力光量値Ｌ０を安定して出力すべく、目的の出力光量値Ｌ０が達成でき、かつ、半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの電流変化（ＡＰＣ駆動に伴う電流変化）に対して最もモードホッピングが生じる可能性の小さいモードホッピング間領域Ｒ２において、出力光量値Ｌ０を出力する駆動電流値Ｉｒ２に設定していたもの（図８（ａ）が、温度変化に伴う電流−光量出力特性の変化（図８（ｂ））とそれに対応したＡＰＣ駆動により、電流値Ｉｒ２＋ΔＩｒ２と変化する。

このとき、電流値Ｉｒ２＋ΔＩｒ２は出力光量値Ｌ０を達成はできているものの、わずかな電流変化でモードホッピングを生じる可能性が生じる電流値である（図８（ｂ））。このため、温度変化に伴い電流−光量出力特性の変化が生じた場合には、温度変化後の電流−光量出力特性（記憶手段７８に格納されている）を用いモードホッピング間領域を区切り直し、新たに、各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの電流変化に対して、最もモードホッピングが生じる可能性の小さいモードホッピング間領域Ｒ３’を選択し、出力光量値Ｌ０を出力できる電流値（図８（ｃ）の場合、電流値Ｉｒ３’）に駆動電流をシフトさせる。

目的の駆動電流値の具体的な求め方としては、例えば、モードホッピング発生ポイント電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２、Ｉｍ３、Ｉｍ４と、目的の出力光量値Ｌ０を得られる電流値、例えばＩｒ１、Ｉｒ２、Ｉｒ３を求め、目的の出力光量値Ｌ０を得られる電流値Ｉｒ１、Ｉｒ２、Ｉｒ３と各電流値Ｉｒ１、Ｉｒ２、Ｉｒ３にそれぞれ一番近いモードホッピング発生ポイント電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２、Ｉｍ３、Ｉｍ４との差をそれぞれ求め、差の絶対値が最大となる領域を安定領域とし、目的の出力光量値Ｌ０を得られる電流値を最適駆動電流値と決定すればよい。

以降各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂは、前記最適駆動電流値を基準電流値としてＡＰＣ駆動される。

尚、記憶手段７８には、上述したように、電流−光出力特性（温度特性をも含む）を格納しておき、モードホッピング制御手段７７を用いて、最適駆動電流値を求める構成のほか、予め、温度―最適駆動電流値特性として格納しておいてもよい。

上述した画像出力とモードホッピング制御とのタイミングについて、フローチャート図１０（ａ）を用いて説明する。デジタル写真プリンタに電源が投入されると、半導体レーザ露光装置６に給電され、ＣＰＵ３８はプログラムに基づき立ち上がり、内部レジスタやメモリ等に対する初期設定動作の実行後（Ｓ１）、各光源ユニット７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ、及び、ポリゴンドライバ１９を駆動し、各光源ユニットの出力、及び、ポリゴンミラー１８の回転速度を一定に立ち上げる（Ｓ２）。

制御部３０にコンピュータ５から画像データが書き込まれると（Ｓ３）、制御部３０は光センサユニット１６の出力を検出し（Ｓ４）、１走査ライン毎にデータを画像出力する（Ｓ５）。印画紙一枚分に対応する全ての画像データが出力終了すると（Ｓ６）、ＣＰＵは、モードホッピング制御手段７７を起動し（Ｓ７）、駆動電流値の最適化を行い、必要があれば、駆動電流値のシフトを行い、半導体レーザコントローラ７５Ｒ、７５Ｇ、７５Ｂの設定を行った後（Ｓ８）、モードホッピング制御手段７７を立ち下げ（Ｓ８）、次の画像データ入力を待つ。

以上の構成によれば、画像出力時には、モードホッピング間領域のシフト、つまり駆動電流シフトを行うことはないので、これに伴い発生する一時的な出力光量の不安定による画像乱れを防止することができる。

また、本実施形態では、モードホッピング間領域のシフトを、電流−光量出力特性を用いて、前記モードホッピング間領域のシフトを駆動電流値により行っている。このため、温度−出力光量特性を用いて、前記モードホッピング間領域のシフトを温度シフトにより行う場合に比べ、はるかに早いスピードで、モードホッピング間領域のシフトを行うことができる。

つまり、図１０（ｂ）のフローチャートに示すように、モードホッピング制御手段７７の起動（Ｓ７）、電流値の最適化（Ｓ８）、モードホッピング制御手段７７の立ち下げ（Ｓ８）を、各走査ライン画像データの書き込みインターバール間に行うことも可能である。この場合にも、画像乱れを起こすことなく、常に安定したモードホッピング間領域での電流値に設定しておくことが可能となる。

尚、この場合におけるモードホッピング制御手段７７の起動（Ｓ７）、電流値の最適化（Ｓ８）、モードホッピング制御手段７７の立ち下げ（Ｓ８）タイミングは、前記メモリコントローラ３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂを用いて制御してもよい。

上述した制御部３０の具体的構成は例示に過ぎず、これに限定されるものではない。適宜公知の回路素子を用いて同等の機能を実現すべく構成可能であり、さらに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）夫々の光ビームに応じて、対応する制御部を個別の基板に構成するものであってもよい。

以下に本発明の別実施形態を説明する。上述した実施形態では、画像信号に応じた光ビームの強度変調をＡＯＭを用いて行なうものを説明したが、変調素子としてＡＯＭに代えて、例えば電気光学変調素子（ＥＯＭ）、磁気光学変調素子（ＭＯＭ）を採用してレーザ光の強度変調を行うように構成することも可能である。

上述した実施形態では、変調素子としてのＡＯＭを用いて画像信号に応じた光ビームの変調制御を行なうものを説明したが、このような変調素子を用いずに、直接に各半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂの駆動電流値を制御することにより、各画像データに基づいた光量調節を行う直接変調方式としてもよい。

この場合、上述した半導体レーザ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂへの最適駆動電流値を基準電流値とし、この基準電流値を中心に各画像データに基づいた電流調節が行なわれる。つまり、最もモードホッピングの発生の可能性の低い電流値幅で駆動することができる。

本発明では、常にモードホッピングの発生する可能性の低い、安定したモードホッピング間領域で半導体レーザの電流値を制御しているため、直接変調方式を採用することでＡＯＭなどの別途の変調素子を設けることなく安価で且つ安定した半導体レーザ駆動装置を構成することができる。

半導体レーザ露光装置の構成の説明図デジタル写真プリンタの外観の説明図デジタル写真プリンタの要部の内部説明図レーザ露光装置の制御部の回路ブロック構成図半導体レーザ露光装置の動作を示すタイミングチャート半導体レーザユニットの構成の説明図光センサユニットの説明図半導体レーザに供給する最適駆動電流値の求め方の説明図モードホッピングの説明図画像出力とモードホッピング制御とのタイミングを示すフローチャート

符号の説明

６：半導体レーザ露光装置
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ：光源（光源ユニット）
８：偏向光学系
１６：光センサユニット
１８：ポリゴンミラー
２０：ｆθレンズ
３０：制御部
７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ：半導体レーザ
７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂ：光量検出センサ
７８：記憶手段
Ｐ：印画紙

Claims

出力画像データに基づいて感光材料を走査露光する半導体レーザと、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出センサと、前記半導体レーザの作動温度を調整する温調手段と、前記半導体レーザの出力光量を検出する光量検出センサと、前記温度検出センサによる検出温度に基づいて前記温調手段を制御して前記半導体レーザの作動温度を所定温度範囲に制御する温度制御手段と、前記光量検出センサによる検出光量に基づいて前記半導体レーザの出力光量が設定光量となるようにその駆動電流を制御する光量制御手段とを備えてなる半導体レーザ駆動装置であって、
前記半導体レーザの出力光量と作動温度と駆動電流との組合せで特定されるモードホッピングノイズ発生領域データが記憶された領域記憶手段を備え、前記光量制御手段は、前記駆動電流が前記領域記憶手段に記憶されたモードホッピングノイズ発生領域近傍に到ると、前記駆動電流を当該モードホッピングノイズ発生領域から離間した安定領域に遷移させて制御する半導体レーザ駆動装置。
前記光量制御手段は、前記感光材料に対する非露光タイミングにおいて、前記駆動電流を当該モードホッピングノイズ発生領域から離間した安定領域に遷移させて制御する請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。
前記非露光タイミングが、前記感光材料に対する主走査方向の非露光タイミングである請求項２記載の半導体レーザ駆動装置。
前記非露光タイミングが、前記感光材料に対する副走査方向の非露光タイミングである請求項２記載の半導体レーザ駆動装置。