JPH0618422B2 - レーザ記録装置 - Google Patents

レーザ記録装置

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JPH0618422B2
JPH0618422B2 JP62265008A JP26500887A JPH0618422B2 JP H0618422 B2 JPH0618422 B2 JP H0618422B2 JP 62265008 A JP62265008 A JP 62265008A JP 26500887 A JP26500887 A JP 26500887A JP H0618422 B2 JPH0618422 B2 JP H0618422B2
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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
るレーザ記録装置、特に詳細には光ビームを発する光源
として半導体レーザを用い、高速で高精度の画像を記録
できるようにしたレーザ記録装置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。
上記のことを鑑みると、例えば濃度スケール10bit
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
ンジを例えば3桁程度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
量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
レーザの発光量指令信号と光出力との関係に線形を変え
ることが望ましい。
上記半導体レーザの発光量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量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
量指令信号Vref 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)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、上記発光量指令信号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。
上記のAPC回路において、理想的な線形補償がなされ
れば、光ビーム5の強度は発光量指令信号Vref 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、発光量指令信号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回路を用いる場合には、
高精度の連続調画像を高速で記録することが難しいとい
う問題が認められていた。以下、このことを詳しく説明
する。連続調画像を記録する場合は、発光量指令信号が
急激に増大したり、その反対に急激に減小することがあ
り、APC回路はこのような発光量指令信号の急激な変
化にも対応して正確に半導体レーザ駆動電流を制御しな
ければならない。このように発光量指令信号に対して正
確に応答するためには、APC回路のループゲインを極
めて高く設定する必要がある。しかし、高速で動作する
APC回路のループゲインを余りに高く設定すると、回
路が発振してしまうので、このループゲインは適当に抑
えざるを得ず、そのため高速応答性と記録精度の双方を
満足させることが困難となっていたのである。
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、半導体レーザを記録光光源として用い、高速で高精
度の連続調画像を記録することができるレーザ記録装置
を提供することを目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明のレーザ記録装置は、発振の問題があるAPC回
路を用いて半導体レーザ発光量を制御することを止め
て、その代わりにコンデンサの充放電を利用して半導体
レーザ発光量を制御するようにしたもので、具体的に
は、 半導体レーザから発せられた光ビームの強度を検出する
光検出器と、 上記発光量指令信号を、この発光量指令信号の変化によ
る半導体レーザの光出力の変化を等速度とする駆動電流
電化速度指令信号に変換する変換回路と、 前記駆動電流変化速度指令信号をそれぞれ、符号はその
まま増幅する非反転アンプおよび符号を反転して増幅す
る反転アンプと、 入力される信号に応じた駆動電流を半導体レーザに供給
する駆動回路と、 各画素についての画像信号と、その画素に対して光ビー
ム走査方向後方側に隣接する画素についての画像信号と
を比較し、前者が後者よりも大のときは信号C1を、そ
の反対のときは信号C2を出力する第1の比較器と、 上記発光量指令信号が示す半導体レーザの発光量と、上
記光検出器の出力が示す実際の発光量とを比較し、後者
が前者よりも大のときは信号D1を、その反対のときは
信号D2を出力する第2の比較器と、 正電流源および負電流源と、 上記駆動回路の入力ラインに一端が接続されたコンデン
サと、 前記第1および第2の比較器の出力を受け、信号C1お
よびD1を受けているときは前記負電流源を、信号C1
およびD2を受けているときは前記非反転アンプを、信
号C2およびD1を受けているときは前記反転アンプ
を、信号C2およびD2を受けているときは正電流源を
それぞれ上記入力ラインに接続するスイッチング回路と
を備えたことを特徴とするものである。
(作 用) 上記第1の比較器から信号C1が出力されているとき
は、半導体レーザの光出力を増大させるべき場合であ
り、該信号C1が発せられた直後において実際の発光量
は発光量指令信号が示す値に達しておらず、第2の比較
器からは信号D2が発せられる。したがってこのときス
イッチング回路は、半導体レーザ駆動回路を比反転アン
プに接続する。この際半導体レーザの発光量は、急速に
増大し、指令発光量を上回ると第2の比較器の出力はD
2からD1に反転する。すると半導体レーザ駆動回路は
スイッチング回路により負電流源のみに接続され、上記
のようにして駆動回路が非反転アンプに接続されている
間に充電されたコンデンサの電荷が放電される。それに
より駆動回路への入力が比較的緩やかに次第に下がるの
で、半導体レーザの発光量は次第に低下し、第2の比較
器の出力はD1から再度D2に反転する。すると駆動回
路は再度非反転アンプに接続されて、半導体レーザの発
光量は増大する。以上のようにして半導体レーザの発光
量は、発光量指令信号が示す値をはさんで増大、減小を
繰り返し、ほぼこの発光量指令信号が示す値に制御され
るようになる。
一方第1の比較器から信号C2が出力されているとき
は、半導体レーザの光出力を低下させるべき場合であ
り、該信号C2が発せられた直後において実際の発光量
は発光量指令信号が示す値を上回っており、第2の比較
器からは信号D1が発せられる。したがってこのときス
イッチング回路は半導体レーザ駆動回路を反転アンプに
接続する。この際の半導体レーザの発光量は、急速に低
下し、指令発光量を下回ると第2の比較器の出力はD1
からD2に反転する。すると半導体レーザ駆動回路はス
イッチング路により正電流源のみに接続され、上記のよ
うにして駆動回路が反転アンプに接続されている間に放
電したコンデンサが充電される。それにより駆動回路へ
の入力が比較的緩やかに次第に上昇するので、半導体レ
ーザの発光量は次第に増大し、第2の比較器の出力はD
2から再度D1に反転する。すると駆動回路は再度反転
アンプに接続されて、半導体レーザの発光量は低下す
る。以上のようにしてこの場合も半導体レーザの発光量
は、発光量指令信号が示す値をはさんで減小、増大を繰
り返し、ほぼこの発光量指令信号が示す値に制御される
ようになる。
(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。
第1図は本発明の一実施例によるレーザ記録装置を示す
ものである。画像データバス10から、RAM等よりなる
階調補正テーブル11に入力されたデジタルの画像信号S
は、このテーブル11において、後述する感光材料やそれ
を現像する現像装置等の特性に応じた階調補正処理を受
け、発光量指令信号S1として出力される。半導体レー
ザ12は、後述するようにしてこの発光量指令信号S1が
示す発光量(詳しくはその値をはさんで増減を繰り返し
て)発光する。こうして半導体レーザ12から発せられた
光ビーム13は、コリメータレンズ14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15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13は、通常fθレンズからなる集束レンズ16に通
されて感光材料17上において微小なスポットに集束し、
該感光材料17上をX方向に走査(主走査)する。感光材
料17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13の
副走査がなされる。こうして感光材料17は光ビーム13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13は画像信号Sに基づいて強度変調されている
ので、この感光材料17上には、画像信号Sが担持する連
続調画像が写真潜像として記録される。
次に半導体レーザ12の駆動について詳しく説明する。前
述した階調補正テーブル11で階調処理を受けた後のデジ
タルの発光量指令信号S1は、RAM等からなるI/L
特性補正テーブル20に入力され、そこで半導体レーザ12
の駆動電流対光出力特性(前記第2図に示したような特
性)に応じた補正を受け、その所定量変化により半導体
レーザ12の光出力を等速度で変化させる電流変化速度指
令信号S2に変換される。この電流変化速度指令信号S
2はD/A変換器21により、アナログの電流変化速度指
令信号S3に変換される。電圧信号からなる電流変化速
度指令信号S3は、符号はそのまま増幅する非反転アン
プ22と、符号を反転して増幅する反転アンプ23に入力さ
れる。非反転アンプ22は抵抗R1を介して、2連スイッ
チ24の一方のスイッチSW1の一端に接続され、反転ア
ンプ23は抵抗R2を介して2連スイッチ24の他方のスイ
ッチSW2の一端に接続されている。上記スイッチSW
1、SW2の各他端にはそれぞれ、負の電流源26、正の
電流源27が接続されている。また上記スイッチSW1の
他端はスイッチ28の一方の接点29に接続され、スイッチ
SW2の他端はスイッチ28の他方の接点30に接続されて
いる。
上記スイッチ28の接片31は、半導体レーザ12に駆動電流
を供給する駆動回路である電圧/電流変換アンプ32に接
続されている。またこのアンプ32と上記スイッチ28との
間の入力ライン33には、コンデンサ34の一端が接続され
ている。このコンデンサ34の他端は接地されている。
一方前述した画像データバス10は、ラッチ35と第1比較
器36にも接続されており、ラッチ35はこの画像データバ
ス10から入力される各画素についての画像信号Sを逐一
ラッチし、画像データバス10から直接送られる画像信号
Sよりも1画素分遅れたタイミングで、このラッチした
画像信号Sを第1比較器36に送る。したがって第1比較
器36には、第n番目の画素についての画像信号Snが画
像データバス10から、そして上記画素に対して光ビーム
13の主走査方向に関して後方側に隣接する第(n−1)
番目の画素についての画像信号Sn-1がラッチ35から互
いに同じタイミングで入力される。第1比較器36はこれ
らの両画像信号を比較し、S>Sn-1であれば例えば
Hレベルの信号C1を、S≦Sn-1であればLレベル
の信号C2を出力する。これらの信号C1あるいはC2
は、前述したスイッチ28に送られる。なおS=Sn-1
のときに信号C1を出力するようにしても構わない。
また、階調補正テーブル11が出力するデジタルの発光量
指令信号S1は、D/A変換器37に通され、アナログの
発光量指令信号S7とされて、第2比較器38に送られ
る。そして半導体レーザ12が発する光ビーム13の強度
は、例えば半導体レーザのケース内に設置されたPIN
フォトダイオード等の光検出器40によって検出される。
この光検出器40の電流出力S6は抵抗R3によって電圧
信号に変換され、アンプ41に入力される。半導体レーザ
12の実際の発光量を示すアンプ41の出力S8は、上記第
2比較器38に入力される。第2比較器38はこの出力S8
と発光量指令信号S7とを比較し、S8>S7であれ
ば、すなわち発光量指令信号S7が示す発光量指令値よ
りも実際の発光量が上回っていれば信号D1を出力し、
反対にS8≦S7であれば信号D2を出力する。この信
号D1あるいはD2は、反転器42を介して前述の2連ス
イッチ24に送られる。なおS8=S7のときに信号D1
を出力するようにしても構わない。
次に第4図を参照して、半導体レーザ12の発光量制御に
ついて説明する。この第4図において、期間t
、t…がそれぞれ1画素書込み期間であり、1点
鎖線が前記発光量指令信号S7が示す発光量指令値を示
し、実線が実際の発光量を示している。連続調画像を記
録する場合は、ある画素についての発光量指令値が、そ
の画素の1つ前(光ビーム13の主走査方向後方側)の画
素についてのそれよりも高くなる場合もあるし、また反
対に低くなる場合もある。
まず前者のようになっている期間tについて説明す
る。このとき第1比較器36に入力される画像信号
n-1、Sについては、S>Sn-1であるから、該第
1比較器36からスイッチ28には信号C1が送られる。こ
の信号C1を受けるとスイッチ28は、接片31を接点29に
接続する状態となる。また期間tの当初は、半導体レ
ーザ12の実際の発光量は発光量指令信号S7が示す発光
量指令値を下回るから、S8<S7であり、したがって
第2比較器38からは信号D2が出力される。信号C1あ
るいは信号C2は反転器42にも入力されるようになって
おり、該反転器42は信号C1が入力されている場合は、
第2比較器38の出力信号をそのまま2連スイッチ24に送
る。2連スイッチ24は信号D2を受けると、スイッチS
W1およびSW2を閉じるように作動する。したがって
この場合は、負電流源26とともに、非反転アンプ22がス
イッチSW1およびスイッチ28を介して電圧/電流変換
アンプ32に接続される。それにより、非反転アンプ22が
出力する電流変化速度指令信号S4(電圧信号)は抵抗
R1により電流に変換され、この電流がコンデンサ34に
流れてコンデンサ34が急速に充電される。このときの充
電電位は電圧/電流変換アンプ32によって電流に変換さ
れ、この電流が半導体レーザ12を駆動させる。前述した
ように非反転アンプ22の出力信号S4は、発光量指令信
号S1に基づく電流変化速度指令信号S3を符号はその
まま増幅した電流増加速度指令信号であるから、このと
きの半導体レーザ12の発光量は、第4図に矢印aで示す
ように発光量指令信号S7が示す発光量指令値を上回る
まで増大する。そうなると、S8>S7となるので、第
2比較基38からは信号D2に代わって信号D1が出力さ
れる。2連スイッチ24はこの信号D2を受けると、スイ
ッチSW1およびSW2を開くように作動する。したが
って電圧/電流変換アンプ32の入力ライン33は負電圧の
電流源26のみに接続されるので、コンデンサ34が放電を
始める。それにより電圧/電流変換アンプ32の入力電位
が比較的緩やかに次第に低下し、半導体レーザ12の発光
量は第4図に矢印bで示すように次第に減小する。する
とついにはS8<S7となるので、前述と同様にして半
導体レーザ12の発光量は急速に増大するようになる。以
後は以上述べた動作が繰り返され、半導体レーザ12の発
光量は、発光量指令信号S7が示す値と近い値に保たれ
る。
次に、ある画素についての発光量指令値が、その画素の
1つ前の画素についてのそれよりも低くなる期間t
場合について説明する。このとき第1比較器36に入力さ
れる画像信号Sn-1、Sについては、S>Sn-1であ
るから、該第1比較器36からスイッチ28には信号C2が
送られる。この信号C2を受けるとスイッチ28は、接片
31を接点30に接続する状態となる。また期間tの当初
は、半導体レーザ12の実際の発光量は発光量指令信号S
7が示す発光量指令値を上回るから、S8>S7であ
り、したがって第2比較器38からは信号D1が出力され
る。反転器42は信号C2が入力されている場合は、第2
比較器38の出力信号を反転させて2連スイッチ24に送
る。したがってこのとき2連スイッチ24には信号D2が
入力される。それにより2連スイッチ24はスイッチSW
1およびSW2を閉じるので、正電流源27とともに反転
アンプ23がスイッチSW2およびスイッチ28を介して電
圧/電流変換アンプ32に接続される。それにより、反転
アンプ23が出力する電流指令信号S5(電圧信号)に対
応した値までコンデンサ34の電位が低下し、電圧/電流
変換アンプ32からこの電位に応じた駆動電流が半導体レ
ーザ12に供給される。前述したように反転アンプ23の出
力信号S5は、発光量指令信号S1に基づく電流変化速
度指令信号S3を符号を反転して増幅した電流減少速度
指令信号であるから、このときの半導体レーザ12の発光
量は、第4図に矢印cで示すように発光量指令信号S7
が示す発光量指令値を下回るまで減小する。そうする
と、S8<S7となるので、第2比較器38からは信号D
1に代わって信号D2が出力され、反転器42の作用で2
連スイッチ24には信号D1が入力される。2連スイッチ
24はこの信号D1を受けると、スイッチSW1およびS
W2を開く。したがって電圧/電流変換アンプ32の入力
ライン33は正電流源27のみに接続されるので、コンデン
サ34が充電を始める。それにより電圧/電流変換アンプ
32の入力電位が次第に上昇し、半導体レーザ12の発光量
は第4図に矢印dで示すように次第に増大する。すると
ついにはS8>S7となるので、前充と同様にして半導
体レーザ12の発光量は減小するようになる。以後は以上
述べた動作が繰り返され、半導体レーザ12の発光量は、
発光量指令信号S7が示す値と近い値に保たれる。
なお以上説明した実施例においては、信号C1、C2お
よびD1、D2に応じて電圧/電流変換アンプ32へのア
ンプ22、23等の接続を切り換えるスイッチング回路が、
2連スイッチ24とスイッチ28と反転器42とから構成され
ているが、このスイッチング回路はその他の公知の回路
から構成されてもよい。
(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装置におい
ては、コンデンサの充放電を利用することにより、発光
量検出信号を連続的にフィードバックすることをしない
で半導体レーザの発光量を画像信号に対応させて制御可
能となっている。したがって本発明のレーザ記録装置に
おいては、前述のAPC回路を用いる場合の回路発振の
問題が無くなり、増大、減小を繰り返す発光量指令信号
に対して半導体レーザの発光量を応答性良く正確に追随
させることが可能となり、連続調画像を高速で高精度に
記録できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例装置を示す概略図、 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図は従来より用いられている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図は上記実施例装置における発光量指令信号と半導
体レーザの発光量との関係を示すグラフである。 10……画像データバス、12……半導体レーザ 13……光ビーム、15……光偏向器 17……感光材料、22……非反転アンプ 23……反転アンプ 24……2連スイッチ、26……負電流源 27……正電流源、28……スイッチ 32……電圧/電流変換アンプ、34……コンデンサ 35……ラッチ、36……第1比較器 38……第2比較器、40……光検出器 41……アンプ、42……反転器 S、S、Sn-1……画像信号 S1、S7……発光量指令信号 S3……電流変化速度指令信号 S4……電流増加加速度指令信号 S5……電流減少速度指令信号 S8……発光量検出信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号に対応した発光量指令信号に基づ
    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
    連続調画像を記録するレーザ記録装置において、 前記光ビームの強度を検出する光検出器と、 前記発光量指令信号を、この発光量指令信号の変化によ
    る半導体レーザの光出力の変化を等速度とする駆動電流
    変化速度指令信号に変換する変換回路と、 前記駆動電流変化速度指令信号をそれぞれ、符号はその
    まま増幅する非反転アンプおよび符号を反転して増幅す
    る反転アンプと、 入力される信号に応じた駆動電流を前記半導体レーザに
    供給する駆動回路と、 各画素についての画像信号と、その画素に対して光ビー
    ム走査方向後方側に隣接する画素についての画像信号と
    を比較し、前者が後者よりも大のときは信号C1を、そ
    の反対のときは信号C2を出力する第1の比較器と、 前記発光量指令信号が示す半導体レーザの発光量と、前
    記光検出器の出力が示す実際の発光量とを比較し、後者
    が前者よりも大のときは信号D1を、その反対のときは
    信号D2を出力する第2の比較器と、 正電流源および負電流源と、 前記駆動回路の入力ラインに一端が接続されたコンデン
    サと、 前記第1および第2の比較器の出力を受け、信号C1お
    よびD1を受けているときは前記負電流源を、信号C1
    およびD2を受けているときは前記非反転アンプを、信
    号C2およびD1を受けているときは前記反転アンプ
    を、信号C2およびD2を受けているときは正電流源を
    それぞれ前記入力ラインに接続するスイッチング回路と
    を有することを特徴とするレーザ記録装置。
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