JPS63175573A - レ−ザ記録装置 - 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、画像信号に基づいてアナログ的に変調された
光ビームを感光材料上に走査させて連続調画像を記録す
るレーザ記録方法、特に詳細には光ビームの出力立上り
応答性を改善したレーザ記録方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、光ビームを光偏向器により偏向して感光材料
上に走査させ、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。

しかしながら、その反面この半導体レーザは、第２図に
示すように駆動電流に対する光出力特性が、ＬＥＤ領域
（自然発光領域）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桁程度しかと
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得ることは不可能である。

そこで例えば特開昭５６−１１５０７７号、同５６−１
５２３７２号等に示されるように、半導体レーザの光出
力は一定とするとともに、該半導体レーザを連続的に０
Ｎ−ＯＦＦさせて走査ビームをパルス光とし、このパル
スの数あるいは幅を各画素毎に制御して走査光示を変化
させることにより連続調画像を記録する試みもなされて
いる。

ところが上記のようなパルス数変調あるいはパルス幅変
調を行なう場合には、例えば画素クロック周波数がＩＭ
Ｈ２のとき、濃度スケールすなわち走査光示の分解能を
１０ｂｉｔ（約３桁）確保しようとすると、パルスの周
波数は少なくとも１ＧＨ７と極めて高く設定しなければ
ならない。半導体レーザ自体はこの程度の周波数で０Ｎ
−ＯＦＦすることも可能であるが、パルス数制御あるい
はパルス幅制御のためのパルスカウント回路等はこのよ
うな高周波数に対応して作動し得ず、結局は画素クロッ
ク周波数を上記の値よりも大幅に下げなければならない
。したがって装置の記録速度を大幅に下げざるをえない
。

さらに上記の方法にあっては、各画素の記録期間中に出
力されるパルスの数あるいは幅に依存して半導体レーザ
デツプの発熱量が変化し、そのために半導体レーザの駆
動電流対光出力特性が変化し、１パルス当りの露光量が
変動してしまうことｂある。こうなると記録画像の階調
にズレが生じ、高品位の連続調画像を得ることは不可能
となる。

一方、例えば特開昭５６−７１３７４号に示されるよう
に、上記パルス数変調あるいはパルス幅変調と、前述し
た光強度変調とを組み合わせて高階調画像を記録する方
法も提案されている。しかしこの場合にも、上記のよう
にパルスの数あるいは幅に依存して半導体レーザチップ
の発熱量が変化し、その結果１パルス当りの露光量が変
動してしまうという問題が同様に生じる。

上記のことを鑑みると、例えば濃度スケール１Ｑｂｉｔ
つまり１０２４階調程度の高階調画像を記録するには、
前述の第２図に示したＬＥＤ領域とレーザ発振領域とに
亘って光強度変調を行なって、光出力のダイナミックレ
ンジを３桁程痘確保可能とすることが望まれる。しかし
上記２つの領域に亘ると、半導体レーザの駆動電流対光
出力特性は当然線形ではなくなるので、高階調画像を容
易かつ精度良く記録できるように画像信号の一定示変化
に対して等濃度間隔で画像濃度を制御可能とするために
は、上記の特性を何らかの方法で補償して半導体レーザ
の発光レベル指令信号と光出力との関係を線形に変える
必要がある。

上記半導体レーザの発光レベル指令信号と光出力との関
係を線形にする回路として従来より、レーザビームの光
強度を検出し、この検出された光強度に対応する帰還信
号を半導体レーザの発光レベル指令信号にフィードバッ
クさせるレーザ動作制御回路（以下、ＡＰＣ回路と称す
る）が知られている。第３図はこのＡＰＣ回路の一例を
示すものであり、以下、この第３図を参照してＡＰＣ回
路について説明する。半導体レーザ１の発光強度を指令
する発光レベル指令信＠　Ｖ　ｒｅｆは、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＠　Ｖ　ｒｅｆ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から前方に出射さ
れた光ビーム４は、図示しない走査光学系を通して感光
材料走査に利用される。

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）Ｖｐｃｌに変
換され、該帰還信号Ｖｐｄは前述の加算点２に人力され
る。この加算点２からは、」１記発光レベル指令信号Ｖ
　ｒｅｆ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＠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。

上記のＡＰＣ回路にｄ５いて、理想的な線形補償がなさ
れれば、光ビーム５の強度は発光レベル指令信＠　Ｖ　
ｒｅｆに比例する。つまり画像記録に利用される光ビー
ム４の強度（半導体レーザ１の光出力）Ｐｆが、発光レ
ベル指令信号Ｖ　ｒｅｆに比例することになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述のようなＡＰＣ回路を用い、半導体レー
ザのＬＥＤ領域とレーザ発振領域とに亘ってアナログ的
に光強度変調を行なうと、例えば全く発光していない状
態からレーザ発振さゼるように急激な発光指令がなされ
たとき、半導体レーザの光出力立上り応答が遅くなる、
という問題が生じる。すなわちＡＰＣ回路のループゲイ
ンを左右する１つの因子である半導体レーザの正規生別
１ｑは例えば第４図に示すように、半導体レーザの低出
力領域において極端に低くなるので、それにともなって
ＡＰＣ回路のループゲインが非常に低くなり、そのため
第５図（１）に示すようなパルス状の発光レベル指令信
号に対して半導体レーザ順電流は第５図（２）の実線の
ように応答遅れを生じる。

したがって上記順電流が、レーザ発振を始めるしきい電
流）Ｓに達するのに時間がかかり、半導体レーザの光出
力立上りが第５図（３）図示のように応答遅れを示すの
である。

上述のような半導体レーザ光出力の立上り遅れかめると
、高速変調の場合パルス状の発光レベル指令信号のデユ
ーティ比を例えば５０％に設定し、それに基づいて各画
素の露光量を制御しても、実際に感光材料に照射される
光パルスのデユーティ比は５０％に達ゼず、記録画像の
線が細くなってしまう。さらに、予めレーザがある程度
発光している状態からあるレベルＰ１まで達するまでの
立上がり時間と、レーザがＯＦＦの状態からＰ！まで達
するまでの立上がり時間とが具なるため記録開始位置が
ずれ、記録画像に段差が生じてしまうこともある。

そこで本発明は、半導体レーザの光出力立上りの応答性
を高め、それにより画像再現性に優れた画像を記録する
ことができるレーザ記録方法を提供することを目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のレーザ記録方法は、画像信号に対応した発光レ
ベル指令信号に基づいて半導体レーザの駆動電流を制御
して強度変調された光ビームを得、この光ビームにより
感光材料上を走査して画像記録を行なうレーザ記録方法
において、 上記レーザ動作制御回路が、前述したＡＰＣ回路によっ
て光ビームの出力を安定化するとともに、半導体レーザ
に、感光材料を感光させうる最低強度の光ビームを発生
させる駆動電流よりも小さな値のバイアス電流を常に供
給するようにしたことを特徴とするものである。

（作　　用） 上記のようなバイアス電流を半導体レーザに流しておけ
ば、レーザ動作制御回路にパルス状の発光レベル指令信
号が与えられたとき、半導体レーザの順電流が所定値ま
でに達するのに要する時間が届くなり、光出力の立上り
応答が速くなる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の方法により画像記録を行なうレーザ記
録ｇ＠の一例を示すものである。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１ＱＤｉｔ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。本例におい
て画素クロック周波数はＩ　Ｍ　ｌ−１ｚ　、換言すれ
ば１画素記録時間は１μｓｅｃ　　（秒）に設定される
。

上述の画像信号８１はマルチプレクサ１１を通し、ＲＡ
Ｍからなる補正テーブル４０において後述する補正を受
けて、例えば１６ｂ　ｉ　ｔの発光レベル指令信号８５
に変換される。この発光レベル指令信号Ｓ５はマルチプ
レクサ１５を介してＤ／Ａ変換器１６に入力され、ここ
でア丈Ｏグの電圧信号からなる発光レベル指令信号Ｖ　
ｒｅｆに変換される。この発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅ
ｆは、ＡＰＣ回路８の加算点２に入力される。ＡＰＣ回
路８の加算点２、電圧−電流変換アンプ３、半導体レー
ザ１、フォトダイオード６、電流−電圧変換アンプ７は
、先に説明した第３図の回路におけるものと同等のもの
であり、したがって半導体レーザ１がらは発光レベル指
令信号Ｖ　ｒｅｆに対応した（つまり画像信号Ｓ１に対
応した）強度の光ビーム４が発せられる。この光ビーム
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１１ｊ　ｆｆｉ向される。こうして偏向され
た光ビーム４は、通常ｆθレンスからなる集束レンズ１
９に通されて感光材料２０上において微小なスポットに
集束し、該感光材料２０上をＸ方向に走査（主走査）す
る。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、この感光材料２０上には、画像
信＠Ｓ１が担持する連続調画像が写真潜像として記録さ
れる。なお上記のように光ビーム４が感光材料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ＳＳ６がクロックジェネレータ３６
に入力される。クロックジェネレータ３６はこの始点検
出信＠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＄２および画素クロックＳを出力する。

次に感光材料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。

ここで、前述の補正テーブル４０における画像信号Ｓ１
の補正について説明する。該補正テーブル４０は階調補
正テーブル１２、逆ｌｏｇ変換テーブル１３、および半
導体レーザ１の発光レベル指令信号対光出力特性を線形
に補正する補正テーブル（以下、Ｖ−Ｐ特性補正テーブ
ルと称する）１４からなる。

上記階調補正テーブル１２は、感光材料２０およびその
現像処理系の階調特性を補正する公知のものである。こ
の階調補正テーブル１２は、補正特性が固定のものが用
いられてもよいが、本実施例においては、感光材料２０
の階調特性がロット毎に変化したり、あるいは現像機２
２中の現像液特性が経時変化すること等を考慮して、実
際の階調特性に対応して補正特性を適宜修正可能に構成
されている。

すなわちテストパターン発生回路２６からは、感光材料
２０上における何段階か（例えば１６段階）の画像温度
を担持するテストパターン信号＄４が出力され、該信＠
＄４はマルチプレクサ１１に入力される。この際マルチ
プレクサ１１は、前述のＪ：うに画像信号Ｓ１を補正テ
ーブル４０に入力させる画像記録時の状態から切り換え
られて、上記テストパターン信号Ｓ４を補正テーブル４
０に入力させる状態とされる。半導体レーザ１はこのテ
ストパターン信＠Ｓ４に基づいて前述のように駆動され
、したがって光ビーム４が強度変調される。それにより
感光材料２０上には、段階的に濃度が変化する例えば１
６個のステップウェッジ（テストパターン）が写真潜像
として記録される。この感光材料２０は現像機２２に送
られ、上記ステップウェッジが現像される。現像後この
感光材料２０は濃度計２３にセットされ、上記ステップ
ウェッジの各々の光学濃度が測定される。こうして測定
された光学濃度は、各ステップウェッジと対応付けて濃
度値入力手段２４に入力され、該濃度値入力手段２４か
らは各ステップウェッジの光学濃度を示す温度信号Ｓ７
が出力される。この淵痘信号Ｓ７はテーブル作成手段３
７に入力され、該テーブル作成手段３７はこの温度信号
Ｓ７と前記テストパターン信号＄４とに基づいて、所定
の画像信号Ｓ１の値によって所定の画像濃度が得られる
階調補正テーブルを作成する。

この階調補正テーブルは前述のように１６段階程度の画
像信号値をそれぞれ所定の画＠濃度値に対応させるもの
である。この階調補正テーブルを示すデータＳ８はデー
タ補間手段３８に入力され、ここで補間処哩がなされて
、１０２４段階（−１０ｂｉｔ）の画像信号Ｓ１に対応
できる階調補正テーブルが１９られる。この階調補正テ
ーブルを示すデータＳ９に基づいて、前述の階調補正テ
ーブル１２が形成される。

画像信号＄１に基づく画像記録時には、マルチプレクサ
１１を介して階調補正テーブル１２に入力された画像信
号＄１が、この階調補正テーブル１２によって信号８１
’に変換され、次いで逆ｌｏｇ変換テーブル１３により
発光レベル指令信号８１″に変換される。

次にＶ−Ｐ特性補正テーブル１４について説明する。先
に述べた通り、ＡＰＣ回路８において帰還信号Ｖｐｄを
加算点２にフィードバックさせても、発光レベル指令信
号と光ビーム４の強度との関係を理想的なもの（第６図
の直線ａで示す関係）とすることは困難である。上記Ｖ
−Ｐ特性補正テーブル１４は、上記の理想的な関係を得
るために設けられている。すなわち、発光レベル指令信
ＭＶｒｅｆと半導体レーザ１の光出力との実際の関係を
同じく第６図にｂて示す曲線とすると、■−Ｐ特性補正
デープル１４は、発光レベル指令信号８１″がそのまま
Ｄ／Ａ変換された場合の電圧値がＶｉｎであったと仮定
すると、この電圧値■ｉｎを■なる値に変換するように
形成されている。つまり発光レベル指令信号Ｖ　ｒｅｆ
の値がＶｉｎであったとすると、Ｐ′の光強度しか得ら
れないが、上記の変換がなされていれば、電圧値Ｖ１ｎ
に対してＰａの光強度が得られる。すなわち発光レベル
指令信号８１″に対応する電圧値Ｖ１ｎと光出力Ｐｆと
の関係は、線形なものとなる。

このようになっていれば、画像信号Ｓ１を所定量変化さ
せることにより、感光材料２０における濃度を等間隔で
制御できる。また第６図の特性曲線すは、前述したよう
に半導体レーザ１をそのＬＥＤ領域とレーザ発振領域に
亘って駆動させた場合のものであり、このようにすれば
３桁程度の光出力ダイナミックレンジが確保されるから
、前述のように１０２４段階程度の高階調画像を、容易
にかつ高精度で記録できるようになる。

以上述べたように、半導体レーザ１の駆動電流対光出力
特性が非線形であることに起因する発光レベル指令信号
対レーザ光出力特性の非線形性を、Ｖ−Ｐ特性補正テー
ブル１４によって線形に補正すれば、ＡＰＣ回路８の加
算点２、電圧−電流変換アンプ３、半導体レーザ１、フ
ォトダイオード６、電流−電圧変換アンプ７から加算点
２に戻る系のループゲインには、上記非線形性を補正す
るのに必要なゲインを含まなくて済むようになる。すな
わちこのループゲインは、半導体レーザ１の動作中に生
じる過渡的温度変化、あるいは半導体レーザ１のケース
温度−足止制御の誤差による半導体レーザ１の駆動電流
対光出力特性からのズレを補正するため、ざらにはアン
プ等のドリフトを補正するために必要なだけ確保されて
いればよい。具−１６一 体的には、例えば画素クロック周波数がＩ　Ｍ　ｌ−Ｉ
　Ｚで、半導体レーザ１が光出力３ｍＷで作動している
状態において、上記ループゲインは３０ｄＢ程度確保さ
れていれば十分である。この程度のループゲインは、現
在の技術水準で容易に確保可能である。

次に上記Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４の作成について説
明する。第１図の装置には、テーブル作成装置３５が適
宜接続されうるようになっている。このテーブル作成装
置３５Ｇよ、テスト信号発生回路２７、テーブル作成回
路２８およびメモリ２９からなる。■−Ｐ特性補正テー
ブル１４を作成する際には、上記テスト信号発生回路２
７からレベル可変のデジタルテスト信＠Ｓ１０が出力さ
れ、マルチプレクサ１５に入力される。この際該マルチ
プレクザ１５は、前述のように発光レベル指令信号Ｓ５
をＤ／Ａ変換器１６に送る画像記録時の状態から切り換
えて、テスト信５ｓｉｏをＤ／Ａ変換器１６に送る状態
とされる。

またテーブル作成回路２８は、ＡＰＣ回路８の電流−電
圧変換アンプ７が出力する帰還信号Ｖｐｄが入力される
ように接続される。テスト信号Ｓ１０は、段階的にレベ
ルが増大あるいは減小するように出力される。そしてこ
のときテーブル作成回路２８は、内蔵するレベル可変信
号発生器から、まず最低の光出力に対応する基準信号を
発生させ、該基準信号と帰還信号Ｖｐｄとを比較する。

この基準信号は、第６図における電圧値Ｖ１ｎを有する
ものである。

そしてテーブル作成回路２８は、これら両信号が一致し
たときのテスト信号Ｓ１０の値をラッチする。

このラッチされたテスト信＠Ｓ１０が示す電圧値は、第
６図における電圧値Ｖに相当するものであるから、上記
電圧値Ｖ１ｎとＶとの関係が分かる。テーブル作成回路
２８は上記基準信号の値を１０２４通りに変えて、それ
ぞれの場合の電圧値ＶｉｎとＶとの関係を求める。それ
により、先に述べたように１０２４段階の電圧値Ｖｉｎ
をＶに変換する補正テーブルが作成される。こうして作
成された補正テーブルはメモリ２９に−たん記憶された
後、Ｖ−Ｐ特性補正テーブル１４として設定される。こ
うしてＶ−Ｐ特性補正テーブル１４を作成した後、テー
ブル作成装置３５はＡＰＣ回路８から切り離される。

ここで、本発明の方法により画像記録を行なう装置の特
徴部分として、第１図図示のように半導体レーザ１には
バイアス電流供給回路５０が接続され、該回路５０によ
り半導体レーザ１には、装置作動中常時一定レベルのバ
イアス電流ｒｂが加えられるようになっている。このバ
イアス電流１ｂは、感光材料２０を感光させうる最低強
度の光ビーム４をブて生させる半導体レーザ駆動電流よ
りも小さい値に設定されている。上記のようなバイアス
電流Ｉｂが供給されていると、第５図（１）に示すよう
に、発光０（ゼロ）の状態から急激にレーザ発振領域の
光出力を指令する信号Ｖ　ｒｅｆが与えられた場合、半
導体レーザ順電流は第５図（２）の曲線ｅで示すように
立ち上がる。つまりこの第５図（２）に実線で示すバイ
アス電流供給無しの場合と比べると、電流の立上り開始
点が予めバイアス電流１ｂの分だけ高くなっているので
、半導体レーザ順電流は、発光レベル指令信号Ｖｒｃｆ
が示す所定レベルへの立上り応答がより速くなる。した
がって、半導体レ一ザ１の光出力立上り応答遅れは、第
５図（３）の曲線ｆで示すようにより低減される。

なお、バイアス電流を供給するには、上記実施例のよう
にバイアス電流供給回路５１を設けてそれを用いる他、
補正テーブル４０を半導体レーザ１に常時一定レベルの
バイアス電流を加えるように設定してもよい。

上記のように半導体レーザ１の光出力立上り応答性が向
上すれば、１画素毎に出射されるパルス状光ビーム４の
デユーティ比は、発光レベル指令信＠　Ｖ　ｒｅｆのデ
ユーティ比により近くなり、記録画像の線の細りゃ記録
開始位置ずれが小さくなり、記録画像に段差が生ずるこ
ともなく、画像再現性が良くなる。

なお以上説明した実施例においては、ｖ−ｐ特性補正テ
ーブル１４を設【プて、発光レベル指令信号対レーザ光
出力特性の非線形性を補正しているが、本発明の方法に
より画像記録を行なうレーザ記録装置においては、この
ような補正テーブル１４は特に設けられなくてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明のレーザ記録方法におい
ては、発光していない状態から急激に半導体レーザに高
レベルの発光指令が与えられた際に、半導体レーザの光
出力が小さな応答遅れで素早く立ち上がるようになって
いる。したがって本発明方法によれば、画像記録用光ビ
ームのデユーティ比が発光レベル指令信号のデユーティ
比に近づくようになり、画像再現性の優れた記録が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により画像記録を行なうレーザ記
録装置の一例を示す概略図、 第２図は半導体レーザの駆動電流対光出力特性を示すグ
ラフ、 第３図は半導体レーザ光出力安定化回路の一例を示すブ
ロック図、 第４図は半導体レーザの光出力と正規化利得との関係を
示すグラフ、 第５図は第１図の装置におけるバイアス電流による効果
を説明する説明図、 第６図は第１図の装置における■−Ｐ特性補正テーブル
の作用を説明するグラフである。 １・・・半導体レーザ　　　２・・・加篩点３・・・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
１４・・・Ｖ−Ｐ特性補正テーブル １６・・・Ｄ／Ａ変換器　　　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　　　　　３５・・・テーブル作
成装置４０・・・補正デーフル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像信号に対応した発光レベル指令信号に基づいて半導
   体レーザの駆動電流を制御して強度変調された光ビーム
   を得、該光ビームにより感光材料上を走査して画像記録
   を行なう際、 前記光ビームの強度を検出し、この検出された光強度に
   対応する帰還信号を前記発光レベル指令信号にフィード
   バックして光出力を安定化するとともに、 前記半導体レーザに、感光材料を感光させうる最低強度
   の光ビームを発生させる駆動電流よりも小さな値のバイ
   アス電流を常に供給するようにしたことを特徴とするレ
   ーザ記録方法。