JPH0470054A - 光ビーム記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザ等の光源からの光ビームを記録
媒体上に走査して画像記録を行なう光ビーム記録装置に
関する。

（従来の技術） デジタルで表現されたハーフトーン画像を感光性の記録
媒体上へ記録する装置として、従来から広く用いられて
いるものに光ビーム記録装置がある。これは画像濃度に
比例して強度変調されたレーザビームを光偏向器−より
偏向し主走査とし、フィルムやドラム等の記録媒体を主
走査方向と垂直に移動させて副走査として、該記録媒体
上に画像記録するものである。

上記のレーザビームを発生する手段として、半導体レー
ザは現在量も安価で小型であり、駆動電流によって直接
強度変調が行なえる特長を持つ。

半導体レーザの光出力を強度変調する方式としてはアナ
ログ変調、パルス幅変調、パルス数変調、およびアナロ
グ変調およびパルス幅／数変調を組み合わせた方式等様
々なものが考えられている。

またこれらとは別に、半導体レーザを画素内で鋸歯状も
しくは三角波状等の漸次上昇する波形の電流によって駆
動する方式が、特願平１−２４３７７１号にて提案され
ている。これは比較的簡単な構成にて温度変動等に影響
を受けず安定したハーフトーン画像が得られる。この方
式について以下簡単に説明する。

第７図のグラフ第１象限に示されるのは半導体レーザの
駆動電流−光出力特性の一例である。

半導体レーザチップの温度がＴｏ　、ＴＩ　　Ｔ２（Ｔ
ｏ　＜ＴＩ　＜７２　）と変化ししたときの特性の変動
を示す。特性の傾ぎであるスロープ効率ηは温度が変動
してもほとんど変化せず、グラフはほぼ平行移動してい
ることがわかる。又、第１Ｖ象限は縦軸を時間にとり、
駆動電流の時間変化を示している。図に示すように駆！
ＩＩ］電流を半導体レーザの温度Ｔｏにおけるレーザ発
振をはしめる最低の電流！。まで急速に上昇させ、それ
以降は比較的ゆっくりと直線状に上昇させる。又、第１
１象限は横軸に時間をとったもので、第１Ｖ象限の様な
駆動電流を与えた場合の光出力の時間変化を示すものと
なる。ここでこの光出力をモニタしある光出力Ｐ１に達
した時点で駆動電流を遮断もしくはｉ。

以下に低減させる。このとき温度Ｔ。の時は第１Ｉ象限
でＴｏで示される様な三角形状の光出力変化になる。温
度Ｔ１もしくはＴ２　　（ＴＩ　、　Ｔ２　＞Ｔｏ）の
ときは第１象限のグラフで示されるようにレーザ発振を
開始する電流はｉ。より大きいため、第１１象限の三角
波状の光出力のグラフは図に示すように時間的には遅れ
たものになる。しかし前述のように半導体レーザのスロ
ープ効率ηは温度変動によってもほぼ不変であるため、
光出力も温度変動に対してもほぼ同じ形状になり、ただ
時間的に遅れただけのものになる。・従って、感光材料
への露光量である光出力の積分値は温度変動により不変
となる。露光量を変調する場合はＰｌを変化させて行な
う。

光出力がＰＩに達してから電流を遮断もしくは低減する
場合、急激に電流を遮断して鋸歯状としても良いし、又
、直線状に徐々に低減させ三角波状としても良く、これ
によって露光量は温度変動に依存しなくなる。

以上の動作を光ビーム記録装置の１画素を記録する期間
内で行なう。この場合温度変動により１画素内の露光位
置は変化するが記録中に大幅に変動することはなく、レ
ーザビームのスポット径の広がケによりカバーされ肉眼
では画素内の移動は認められない。

また半導体レーザの種類によっては温度変動によりスロ
ープ効率ηも変化するものがあるが、温度変動が小さい
場合はぼぼ平行に特性が推移するため、その範囲内で用
いれば問題はない。

（発明が解決しようとしている課題） さて、かかる方式で半導体レーザを駆動する場合、以下
の課題を有する。

光ビーム記録装置で描画する場合、描画開始位置を正確
に検出する必要がある。通常はレーザビームの主走査線
の延長線上の感光材料の外部にフォトダイオードもしく
はフォトトランジスタ等の光電変換素子を配置し、かか
る点をレーザビームが通過した時点を検知することによ
り行なわれる。

ところが前述の鋸歯状波や三角波のように常に光出力が
変動するものを検出して位置検知を行なうと、光出力の
変動により検出時点が微妙にずれてしまい、これによフ
て得られる画像の精度が劣化してしまう可能性がある。

本発明は上記駆動方式を用いた光ビーム記録装置におい
て、走査光ビームの基準位置を正確に検知することがで
き高精度が画像が得られる装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段及び作用〕上記課題を解決
する本発明の光ビーム記録装置は、光ビームを発生する
光源と、記録画素濃度に基づいて光出力の設定値を設定
する手段と、１画素内で光ビームの光出力が時間と共に
漸次上昇するように所定入力波形で変調を行なう手段と
、光出力が前記設定値に達する時点まで、光ビームの光
出力を前記所定入力波形で形成させる手段と、光ビーム
を記録媒体上に走査して画像を記録する手段と、走査光
ビームの走査基準位置を検出する光検出手段と、該光検
出手段に走査光ビームが通過する際に光ビームを連続発
光させる手段を有し、走査基準位置の検出時点のずれを
減少させることを特徴とするものである。

〔実施例〕

Ｓ２図は本発明の実施例の光ビーム記録装置の全体構成
を示したものであり、４７はハーフトーンを出すための
半導体レーザ駆動回路である。１５は半導体レーザ、１
６はＰＩＮフォトダイオードであり、フォトダイオード
１６は、ハーフミラ−５４で分光されたレーザビームを
モニタしている。４６はコリメータレンズ等の光学系を
表わし、半導体レーザ１５からの光を平行光にしている
。５４はビームスプリッタ、４０は主走査を行なう回転
多面鏡であり、４１は光ビームを感光材料に垂直な方向
に折り曲げる折り返し鏡である。

５３は主走査毎の同期をとるために主走査の始まりを検
知（ビーム検知）するフォトダイオードである。４４は
フィルム等の未感光の感光材料を収納するサプライマガ
ジン、４５は感光済の感光材料を収納するレシーブマガ
ジンであり、４２は副走査を済うためのモータである。

、５２は感光材料モータ４２に接続され感光材料の副走
査を行なうためのローラであり、４３はフィルム等のシ
ート状感光材料である。又、４８は光ビーム記録装置に
よる描画全体をコントルールするコントローラであり、
フォトダイオード５３の出力によって同期をとりながら
、画像データが記憶される画像メモリ４９の内容に基づ
いて半導体レーザ駆動回路４７に信号を送り半導体レー
ザ１５のコントロールを行なう。

感光材料４３は不図示の搬送手段でローラ５２まで送ら
れ、ローラ５２によって低速で副走査しながら光ビーム
で感光記録を行ない、感光済の感光材料はレシーブマガ
ジン４５に収納される。

次に、第２図において１つのブロックとして表わした半
導体レーザ駆動回路４７の詳細なブロック図を第１図に
示し説明する。

第１図において１５．１６は前述の半導体レーザおよび
フォトダイオードであり、フォトダイオード１６の出力
は電流／電圧変換器７にて電圧に変換され、その出力は
比較器１１に接続される。１３は発光量を制御する設定
値であり、記録画素の濃度に応じて設定されるディジタ
ルデータである。１２は画素データ１３をアナログ値に
変換するディジタル／アナログ変換器である。１１は検
出された光出力とアナログ変換された画素データを比較
する比較器、９はセット／リセットを入力の立ち上がり
エツジで行なうフリップフロップである。】は画素デー
タの変化に同期した画素クロックであり、フリップフロ
ップ９は画素クロック１の立ち上がりエツジでセットさ
れ、比較器１１の出力の立ち上がりエツジでリセットさ
れる。２は画素クロックに同期した鋸歯状波を出力する
鋸歯状波発生回路である。８は半導体レーザを連続発振
させるための定電圧設定値ｖＡを表わす。３は鋸歯状波
もしくは８の定電圧設定値■。

を切り換えるマルチプレクサ、４はマルチプレクサ３で
選択された鋸歯状波もしくは定電圧を半導体レーザ１５
の駆動電流Ｉｄに変換する電圧／電流変換器である。５
は駆動電流！ｄを遮断するためのスイッチ手段を表わす
、フリップフロップ９の出力Ｑはスイッチ５をオンもし
くはオフするために用いられるが、連続発振時には強制
的にオン状態にしなければならず、マルチプレクサ１０
はフリップフロップ９の出力とＯＮ状態を切り換えるた
めに用いられる。７はフォトダイオード光電流！、を電
圧値に切り換えるための電圧／電圧変換器である。６は
レーザ発振をを強制的に停止させるためのスイッチ手段
であり、外部からの入力１８によって制御され、ハイレ
ベルならオン、ローレベルならオフを行なう。１７は鋸
歯状波による発振か又は連続発振かの切り換えを制御す
るための信号で、ハイレベルで連続発振、ローレベルで
鋸歯状波による発振を行う。

まず、通常のハーフトーン画像を形成する時の動作を第
４図のタイミグチャートに従って説明する。画像を形成
する時は第１図の外部からの制御信号】７はローレベル
でマルチプレクサ３では鋸歯状波、マルチプレクサ１０
はフリップフロップの出力を選択している。そして１８
はハイレベルであり、スイッチ６をオン状態に設定して
いる。

第４図においてＣは画素クロックを表わす。ｅは画素ク
ロックに同期して入力される画素データをデジタル／ア
ナログ変換器１２で変換したアナログ値を示す。Ｑはフ
リップフロップ９の出力であり、スイッチ５のオンオフ
を制御する。■、は鋸波発生器２の出力であり、電圧／
電流変換器４の入力で、ｖわけ半導体レーザ１５をレー
ザ発振させるための最小電流に対応するオフセットであ
る。Ｉｄは半導体レーザ１５の駆動電流であり、Ｑがオ
ンの時にはｖｄに従った電流が流れ、オフの時は電流が
流れない。Ｌは半導体レーザ１５の光出力である。Ｒ１
は比較器１１の出力であり、アナログ／デジタル変換器
１２の出力ｅが光出力の検出値である電流／電圧変換器
７の出力よりも大きい時はハイレベルになり、逆に小さ
い時はローレベルになる。Ｒ５の立ち上かりエツジでフ
リップフロップ９の出力Ｑがリセットされる。

第４図において２９の立ち上がりエツジによってフリッ
プフロップ９の出力Ｑがハイレベルになりスイッチ５が
オンになる。半導体レーザ１５はスイッチ５がオンとな
ると同時にレーザ発振を始める。光出力りがアナログ／
デジタル変換器の出力より大きくなるとＲ５がハイレベ
ルになり、その立ち上がりエツジ３０でフリップフロッ
プ９がリセットされ光出力を遮断する。

以上の操作により、温度変動に依存しないハーフトーン
画像の描画が行なわれる。

なお、この回路構成では光出力が設定値を越えた時点で
駆動電流を遮断する方式であるが、その時点から電流を
低速度で徐々に下降させ三角波状の電流駆動にしても良
く、容易に構成できる。

又、駆動電流は必ずしも零にする必要はなく、レーザ発
振を行う最低の電流以下にすれば良い。

さて以上は画像描画のみについて説明したものであるが
、第２図のコントローラ４８はそれ以外の制御も行なう
ようになっている。第５図はｌラインの画像を描くため
のコントローラ４８の制御する制御信号１７．１８を図
示したものである。

上から半導体レーザの駆動電流、次が連続発振制御信号
１７、下が発振停止制御信号１８である。

同図において６０の区間が画像１行分の期間である。６
１の期間はビーム検知手段であるフォトダイオード５３
（第２図）へ光を入力するための発光期間であり、信号
１７．１８は共にハイレベルにする。この期間、半導体
レーザは連続発振を行なう、６２の期間はビームが感光
材料へ到達するまでの期間であり、ローラ等でビームが
乱反射し、感光材料が露光するのを防ぐためにレーザ発
振を強制的に停止させるために１８の信号をローレベル
にする。６３は画像描画期間であり前述の鋸歯状波もし
くは三角波状の光でハーフトーンの画像を描いている。

６４は画像描画終了後から次の行までの期間であり、ロ
ーラもしくは回転多面鏡の角部等てのレーザビームの乱
反射を防ぐためにレーザ発振を強制的に停止させるため
に、この期間内、１８の信号をローレベルにする。

次にかかるタイミングのコントロールを行なう第２図で
のコントローラ４８内の詳細なブロック図を第３図に示
す。同図において７３は画素クロックの０倍（通常ｎ≧
８）の発振周波数をもつ発信器、７４は７３の発振周波
数をｎ分周するための分周器としてのカウンタである。

７７は比較器であり５３のフォトダイオードの出力電流
がある定価以上なった瞬間にハイレベルを出力する。

７６は比較器７７の出力を受けて各カウンタのリセット
パルスを作り出す単安定マルチバイブレータ（ワンショ
ットマルチバイブレータ）である。７４のカウンタはこ
のリセットパルスでクリアさね、その時点からｎ倍周波
数のクロックを分周しはじめる。従ってカウンタ７４の
出力を画素クロックとして用いると少なくとも１画素の
１／ｎの精度で画素クロック位相とビームの位置の同期
がとれることになる。

７５は画素クロックを計数するカウンタてありこのカウ
ント値によりレーザビームの位置を読みとれる。

７０．７１．７２はそれぞれ第５図のタイミングヂャー
トで、６９の位置から計数して７０．７１．７２で示し
た時点での値であり、あらかじめ設定しておく。第３図
にもどって、７８．７９．８０はディジタル値の比較器
であり、それぞれ２木の入力が等しい時にパルスを出力
する。８１．８２は双安定マルチバイブレータ（トグル
フリップフロップ）であり、Ｔ入力にパルスが人る毎に
出力Ｑを反転させ７６の出力によりクリアされるもので
ある。そして双安定マルチバイブレータ８１の出力は第
１図のレーザ発振強制停止信号１８として用いられ、双
安定マルチバイブレータ８２の出力は連続発振制御信号
１７として用いられる。８３は画像メモリから画像デー
タを読み出し、画素クロック１に同期して半導体レーザ
駆動回路へ出力する回路ユニットであり、比較器７８の
出力からはじまり、１ライン分の画像データを画素クロ
ックに従って出力する。

次に動作を説明する。フォトダイオード５３へ光が入る
と、比較器７７および単安定マルチバイブレータ７６の
働ぎにより双安定マルチバイブレータ８１．８２の出力
が共にローレベルにクリアされる。すなわち第５図の６
２の期間が作られる。次にカウンタ７５のカウント値が
進み７０で示される値と等しくなった時点で、比較器７
８はパルスを出力し双安定マルチバイブレータ８１の出
力が反転し、第５図の６３の期間が作られる。

この期間では８３で示した回路ユニットが画像データを
画素りθツクに従って出力する。ざらにカウンタ７５の
カウント値が進み７１で示される値と等しくなった時点
で画像の描画は終了し、比較器７９はパルスを出力し、
双安定マルチバイブレータ８１の出力が再び反転し第５
図の６４の期間が作られ、レーザ発振は停止する。ざら
にカウンタ７５のカウント値が進み、７２て示される値
と等しくなった時点で比較器８０がパルスを出力し、双
安定マルチバイブレータ８１．８２の出力が共に反転し
両者がハイレベルを出力するようになり、第５図の６１
の期間が作られ、半導体レーザ１５は連続発振して次の
ビーム位置検知のタイミングを待つ。連続発振による光
出力は常に一定であると考えられ、フォトダイオード５
３上を通過した時点は正確に検知できるようになる。

〔他の実施例〕

次に本発明のより好ましい他の実施例のブロック図を第
６図に示すが、先の第１図と同一の符号は同−又は同等
の部材を表わす。全体の動作は上記実施例と同様である
ため説明は省略する。

第６図は半導体レーザコントローラのブロック図である
第１図の一部を修正したものである。第１図と異なる点
は、差動アンプ８０が付加され、連続発振のための定電
圧設定値８と、フォトダイオード１６の出力電流を電流
−電圧変換器７により電圧に換算した値とを差動アンプ
８０で比較し、フィードバックループを形成しているこ
とである。この構成により連続発振時には所謂ＡＰＣ（
八ｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）がかけられた
状態になりビーム位置検知の際の半導体レーザの出力は
外気温等の外部環境の変動にかかわらず一定値に制御さ
れる。

位置検知をフォトダイオード５３土のビーム強度により
行なう場合、半導体レーザの連続発振光出力が安定して
いることが望ましい。本実施例によれば、半導体レーザ
の光出力は常に一定になるようフィードバック制御され
るため、先の実施例に対し更に安定した位置検知が行な
える。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば走査光ビームの基
準位置を検知する際に、光ビームを連続発光させること
により正確な位置検知が行なえこれによって高精度な画
像が得られる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の半導体レーザ制御回路のブロック図、 第２図は本発明に係る光ビーム記録装置の全体構成図、 第３図は第２図でのコントローラのブロック図第４図は
描画時のタイミングチャート図、第５図は１ライン記録
時のタイミングチャート図、 第６図は他の実施例による半導体レーザ制御装置のブロ
ック図、 第７図は描画時の半導体レーザ駆動を説明するための図
、 であり、図中の主な符号は、 ３．１０・・・・マルチプレクサ、 ４・・・・電圧／電流変換器、 ７・・・・電流／電圧変換器、 １１・・・・比較器、 １５・・・・半導体レーザ、 １６・・・・フォトダイオード、 ５３・・・・フォトダイオード、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを発生する光源と、 記録画素濃度に基づいて光出力の設定値を設定する手段
   と、 １画素内で光ビームの光出力が時間と共に漸次上昇する
   ように所定入力波形で変調を行なう手段と、 光出力が前記設定値に達する時点まで、光ビームの光出
   力を前記所定入力波形で形成させる手段と、 光ビームを記録媒体上に走査して画像を記録する手段と
   、 走査光ビームの走査基準位置を検出する光検出手段と、 該光検出手段に走査光ビームが通過する際に光ビームを
   連続発光させる手段 を有することを特徴とする光ビーム記録装置。
2. （２）前記画像の記録中および前記走査基準位置の検出
   時以外は光ビームの発生を停止させる手段を有する請求
   項（１）記載の光ビーム記録装置。
3. （３）前記光ビームを連続発光させる手段は一定光量で
   連続発光させる請求項（１）記載の光ビーム記録装置。