JPH05167169A - レーザ記録装置 - Google Patents

レーザ記録装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザを画像信号に基づいて自然発光
領域とレーザ発振領域とに亘って強度変調し、その変調
された光ビームを感光材料上に走査させて画像記録を行
なう装置において、半導体レーザのモードホッピングに
よる記録画像の濃度ムラ発生を抑える。 【構成】 半導体レーザ駆動電流ｉが所定値を上回る領
域のみにおいて、該駆動電流ｉに高周波電流ｉR を重畳
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号に基づいて変
調されたレーザビームを感光材料上に走査させて、そこ
に画像を記録するレーザ記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、変調された光ビームを感光材
料上において走査させ、該感光材料に画像を記録する光
走査記録装置が広く実用に供されている。このような光
走査記録装置において光ビームを発生する手段の１つと
して、半導体レーザが従来から用いられている。この半
導体レーザは、ガスレーザ等に比べれば小型、安価で消
費電力も少なく、また駆動電流を変えることによって直
接変調が可能である等、数々の長所を有している。
【０００３】その半面この半導体レーザは、図２に示す
ように駆動電流に対する光出力特性が自然発光領域（Ｌ
ＥＤ領域）とレーザ発振領域とで極端に変わるので、連
続調画像の記録には適用困難であるという問題が有る。
すなわち、上記の駆動電流対光出力特性が線形であるレ
ーザ発振領域のみを利用して強度変調を行なうと、光出
力のダイナミックレンジがたかだか２桁程度しか取れな
い。周知のように、この程度のダイナミックレンジで
は、高品位の連続調画像を記録することは不可能であ
る。
【０００４】そこで例えば特開昭63-167558 号公報に示
されるように、半導体レーザの駆動電流を自然発光領域
とレーザ発振領域とに亘って制御して光強度変調を行な
い、光出力のダイナミックレンジを広く確保することが
提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、半導体レーザに
おいては、周囲温度の変化等によって発振波長が変動す
るいわゆるモードホッピングという現象が起こり得る。
レーザ記録装置の記録光源として用いられた半導体レー
ザにおいてこのモードホッピングが起きると、半導体レ
ーザの光出力が変動して、記録画像に濃度ムラが生じる
ことが認められている。この問題は、半導体レーザの後
方出射光（画像記録に供される前方出射光とは反対の方
向に出射する光ビーム）や、あるいは前方出射光の一部
をビームスプリッタ等で分岐させたモニター光の光量を
光検出器により検出し、その検出光量を所定値に保つよ
うに半導体レーザの駆動電流をフィードバック制御する
いわゆるＡＰＣ（Ａutomatic Ｐower Ｃontrol）回路
が設けられている場合に、種々の要因で生じるものであ
る。
【０００６】例えば、上記の後方出射光をモニターして
いる場合は、モードホッピングが起きるとこの後方出射
光と前方出射光との光量比が変化するので、後方出射光
が安定するように制御がなされていても、画像記録に利
用される前方出射光の光量はモードホッピングの前後で
変わってしまうことになる。また、ＡＰＣ回路の光検出
器のカバーガラスの両表面間でモニター光の一部が多重
反射し、その多重反射光と、多重反射しないで直接的に
受光素子に向かうモニター光との間で干渉が生じ、その
干渉状態がモードホッピングによる波長変動のために変
化して光検出器の受光量が変化することもあり、そうな
った場合にも、前方出射光の光量が変動してしまう。
【０００７】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、半導体レーザのモードホッピングによる
記録画像の画質劣化を招くことのないレーザ記録装置を
提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ記録装置
は、光ビームを発する半導体レーザと、上記光ビームを
感光材料上において走査させるビーム走査系と、画像信
号に対応した発光レベル指令信号を生成し、該信号に基
づいて半導体レーザ駆動電流を自然発光領域とレーザ発
振領域とに亘って制御して上記光ビームを強度変調する
レーザ動作制御回路とを有するレーザ記録装置におい
て、半導体レーザ駆動電流が所定値を上回る領域のみに
おいて、該駆動電流に高周波電流を重畳する手段が設け
られたことを特徴とするものである。
【０００９】ここで、半導体レーザ駆動電流は画像信号
と１対１に対応しているので、該駆動電流が所定値を上
回る領域とは、画像信号が所定レベルを上回る領域とい
うことと等価である。
【００１０】
【作用および発明の効果】半導体レーザの駆動電流に高
周波電流を重畳させると、半導体レーザが多重縦モード
発振するので、モードホッピングの発生が防止される。
そうであれば、このモードホッピングによる光出力変動
のために前述した濃度ムラが生じることがなくなり、高
画質の記録画像が得られるようになる。
【００１１】なお半導体レーザの駆動電流に高周波電流
を重畳すること自体は、例えば特開昭59-9086 号公報等
により既に知られている。しかし、従来この高周波重畳
の手法が適用されていたのは、光ピックアップ等に用い
られる定出力駆動の半導体レーザであり、本発明におけ
るように自然発光領域とレーザ発振領域とに亘って駆動
される半導体レーザに対してこの手法が適用されること
は全くなかった。これは、自然発光領域とレーザ発振領
域とに亘って駆動される半導体レーザに対して高周波重
畳を適用すると、駆動電流が極めて低くなる領域におい
ては半導体レーザに逆電流が流れて、発光停止を招くか
らであった。
【００１２】しかしここで本発明のように、駆動電流が
所定値を上回る領域のみにおいて高周波重畳を行なえ
ば、半導体レーザに逆電流が流れることを回避できる。
そしてモードホッピングは駆動電流が比較的大であるレ
ーザ発振領域において起きるものであるから、モードホ
ッピングを抑えるためには、上述のような領域のみにお
いて高周波重畳を行なえば十分である。
【００１３】上述の通りであるから、本発明において高
周波重畳を行なう領域は、基本的にはしきい値電流ｉT
を上回るレーザ発振領域のみ、あるいはその中でも特に
モードホッピングが起きやすい高発光領域のみとすれば
よい。そして、高発光領域ほどモードホッピングが生じ
やすく、また高周波重畳を行なっても半導体レーザに逆
電流が流れる可能性は低くなるということを考慮して、
高周波電流の振幅を、半導体レーザ駆動電流の増大にと
もなってより大となるようにすれば、モードホッピング
を抑える効果がより確実に得られるようになる。
【００１４】そしてそのようにする場合は、高周波重畳
がなされる領域となされない領域との境界で半導体レー
ザの光出力がに変化して、記録画像に濃度段差が生じる
ことを防止するため、しきい値電流ｉT よりも低い所定
値において振幅がゼロに近い状態で高周波重畳が始まる
ようにしてもよい。
【００１５】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例によるレー
ザ記録装置を示すものである。画像信号発生器10は、連
続調画像を担持する画像信号Ｓ１を発生する。この画像
信号Ｓ１は一例として、10bit の濃度スケールの連続調
画像を示すデジタル信号である。画像信号発生器10は後
述するラインクロックＳ２に基づいて１主走査ライン分
の信号を切り換え、また画素クロックＳ３に基づいて各
画素毎の画像信号Ｓ１を出力する。
【００１６】上述の画像信号Ｓ１は、ＲＡＭ等からなる
補正テーブル11により階調補正、逆log 変換、および半
導体レーザの駆動電流対光出力特性の非線形性を補正す
る変換処理を受けて、例えば16bit の発光レベル指令信
号Ｓ５に変換される。この発光レベル指令信号Ｓ５はＤ
／Ａ変換器12に入力され、ここでアナログの電圧信号か
らなる発光レベル指令信号Ｖref に変換される。この発
光レベル指令信号Ｖref は、ＡＰＣ回路８の加算点２を
通して電圧−電流変換アンプ３に入力され、該アンプ３
はこの指令信号Ｖref に比例した駆動電流を半導体レー
ザ１に供給する。半導体レーザ１から前方に出射した光
ビーム４は、後述するビーム走査系を通して感光材料走
査に利用される。
【００１７】一方半導体レーザ１の後方側に出射された
光ビーム５の強度は、例えば半導体レーザのケース内に
設置された光量モニタ用のピンフォトダイオード６によ
って検出される。こうして検出される光ビーム５の強度
は、実際に画像記録に利用される上記光ビーム４の強度
と比例関係にある。該光ビーム５の強度、すなわち光ビ
ーム４の強度を示すフォトダイオード６の出力電流は、
電流−電圧変換アンプ７によって帰還信号（電圧信号）
Ｖpdに変換され、該帰還信号Ｖpdは前述の加算点２に入
力される。この加算点２からは、上記発光レベル指令信
号Ｖref と帰還信号Ｖpdとの偏差を示す偏差信号Ｖeが
出力され、該偏差信号Ｖe は前記電圧−電流変換アンプ
３によって電流に変換され、半導体レーザ１を駆動す
る。以上のような制御を行なうことにより、所定の発光
レベル指令信号Ｖref に対して光ビーム５の強度が必ず
所定値となる。
【００１８】上記光ビーム４はコリメータレンズ17に通
されて平行ビームとされ、次に例えばポリゴンミラー等
の光偏向器18に入射してそこで反射偏向される。こうし
て偏向された光ビーム４は、通常ｆθレンズからなる集
束レンズ19に通されて写真感光材料20上において微小な
スポットに集束し、該写真感光材料20上をＸ方向に走査
（主走査）する。写真感光材料20は図示しない移送手段
により、上記主走査方向Ｘと略直角なＹ方向に移送さ
れ、それによって光ビーム４の副走査がなされる。こう
して写真感光材料20は光ビーム４によって２次元的に走
査され、感光する。前述したように光ビーム４は画像信
号Ｓ１に基づいて強度変調されているので、この写真感
光材料20上には、画像信号Ｓ１が担持する連続調画像が
写真潜像として記録される。次に写真感光材料20は現像
機22に通されて、そこで現像処理を受ける。それにより
写真感光材料20上には、上記連続調画像が可視像として
記録される。
【００１９】なお上記のように光ビーム４が写真感光材
料20上を走査するとき、主走査の始点を該ビーム４が通
過したことが光検出器21によって検出され、該光検出器
21が出力する始点検出信号Ｓ６がクロックジェネレータ
13に入力される。クロックジェネレータ13はこの始点検
出信号Ｓ６の入力タイミングに同期させて、前述のライ
ンクロックＳ２および画素クロックＳを出力する。
【００２０】ここで、ＡＰＣ回路８の電圧−電流変換ア
ンプ３が出力する直流の半導体レーザ駆動電流ｉには、
高周波電流ｉR が重畳される。この高周波電流ｉR は、
高周波発振回路14が出力した高周波信号（電圧信号）Ｒ
Ｆを利得可変回路15および電圧−電流変換アンプ16に通
して得られたものであり、その周波数は例えば数百ＭＨ
ｚ〜１ＧＨｚ程度とされる。上記利得可変回路15は、半
導体レーザ駆動電流ｉに対応する発光レベル指令信号Ｖ
ref を受けて、その値の増大に応じて利得を増大させ
る。それにより駆動電流ｉには図３に示すように、しき
い値電流ｉT よりもやや低い点から高周波電流ｉR の重
畳が始まり、そしてその振幅は駆動電流ｉの増大にとも
なってより大となる。
【００２１】半導体レーザ駆動電流ｉに上述のような高
周波電流ｉR が重畳されると半導体レーザ１は多重縦モ
ード発振するので、前述したモードホッピングが抑えら
れる。そこでこのモードホッピングによる半導体レーザ
１の光出力変動が無くなり、記録画像に濃度ムラが生じ
ることが防止され得る。そして高周波電流ｉR の振幅が
上述のように変化すれば、この高周波重畳がなされる領
域となされない領域との境界で半導体レーザ光出力が急
に変化して、記録画像に濃度段差が生じることもない
し、半導体レーザ１に逆電流が流れることも回避でき
る。
【００２２】次に図４を参照して、本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図４において、図１中のも
のと同等の要素については同番号を付してあり、それら
についての説明は省略する。
【００２３】この第２実施例においては利得可変回路15
に帰還信号Ｖpdが入力され、利得可変回路15はこの信号
Ｖpdの値が増大するのにつれて利得を上昇させる。この
信号Ｖpdも発光レベル指令信号Ｖref と同様に、半導体
レーザ駆動電流ｉの増大に応じて増大するから、駆動電
流ｉに重畳される高周波電流ｉR の振幅は基本的に第１
実施例装置におけるのと同様に変化する。
【００２４】なお高周波電流ｉR の振幅を上記第１およ
び第２実施例におけるように連続的に変化させること必
ずしも必要ではなく、図５に示すように振幅一定として
もよい。またこの図５に示されるように、駆動電流ｉが
しきい値電流ｉT を上回る領域のみにおいて高周波重畳
がなされるようにしてもよい。
【００２５】また上述の実施例では、半導体レーザ駆動
電流ｉの値に応じて高周波電流ｉR の重畳を制御するよ
うにしているが、駆動電流ｉは画像信号Ｓ１と１対１に
対応するものであるから、画像信号Ｓ１の値に応じて高
周波電流ｉR の重畳を制御することと等価であり、本発
明ではそのように画像信号に応じて直接高周波重畳を制
御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例装置を示す概略図
【図２】一般的な半導体レーザの駆動電流対光出力特性
を示すグラフ
【図３】第１実施例装置における半導体レーザの駆動電
流対光出力特性を示すグラフ
【図４】本発明の第２実施例装置を示す概略図
【図５】本発明装置における半導体レーザの駆動電流対
光出力特性の別の例を示すグラフ
【符号の説明】
１ 半導体レーザ ２ 加算点 ３、16 電圧−電流変換アンプ ４、５ 光ビーム ６ フォトダイオード ７ 電流−電圧変換アンプ ８ ＡＰＣ回路 10 画像信号発生器 15 高周波発振回路 16 利得可変回路 17 コリメータレンズ 18 光偏向器 19 集束レンズ 20 感光材料 ｉ 半導体レーザ駆動電流 ｉR 高周波電流 Ｓ１ 画像信号 Ｓ５、Ｖref 発光レベル指令信号 Ｖpd 帰還信号 Ｖe 偏差信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ビームを発する半導体レーザと、 前記光ビームを感光材料上において走査させるビーム走
    査系と、 画像信号に対応した発光レベル指令信号を生成し、該信
    号に基づいて半導体レーザ駆動電流を自然発光領域とレ
    ーザ発振領域とに亘って制御して前記光ビームを強度変
    調するレーザ動作制御回路とを有するレーザ記録装置に
    おいて、 前記駆動電流が所定値を上回る領域のみにおいて、該駆
    動電流に高周波電流を重畳する手段が設けられているこ
    とを特徴とするレーザ記録装置。
  2. 【請求項２】 前記高周波電流を重畳する手段が、半導
    体レーザ駆動電流の増大にともなって高周波電流の振幅
    をより大きくするように形成されていることを特徴とす
    る請求項１記載のレーザ記録装置。
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