(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに従って変調された露光ビームを感材の主走査方向に走査すると共に、感材と露光ビームの集光スポットとを主走査方向と直交する副走査方向に相対的に移動させることにより、所定の２次元画像を感材上に露光記録する装置であって、
前記露光ビームを発生する発光素子と、
前記画像データに基づき、前記発光素子をオンオフ駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段に関連して設けられ、前記感材上における露光ビームの蓄積エネルギー分布の黒化幅が所定の幅になるように前記駆動信号のオン時間幅を短くすると共に、当該駆動信号のオン時における前縁部と後縁部とを中央部のレベルに比べて大きくする駆動信号変形手段とを備える、画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置に関し、より特定的には、画像データに従って変調された露光ビームを感材の主走査方向に走査すると共に、感材と露光ビームの集光スポットとを主走査方向と直交する副走査方向に相対的に移動させることにより、所定の２次元画像を感材上に露光記録する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のごとく、平面型出力スキャナは、画像データの画素パターンに応じてレーザビームをオンオフ（変調）し、この変調されたレーザビームを感材の主走査方向に走査すると共に、感材を副走査方向に搬送させることにより、所定の画像を感材上に露光記録するものである。
【０００３】
上記のような平面型出力スキャナが感材上に形成するレーザビームスポットのパワー密度は、通常、ガウス分布に従っており、感材を黒化させるのは、その蓄積エネルギーが一定値を越えた部分、すなわち感材上でいえば一定の濃度以上の部分である（図７（ａ）参照）。一方、感材が黒化する／しないは、濃度のしきい値ではっきり分かれているわけではなく、当然その境界領域が存在する。この境界領域は、一般にフリンジ領域と呼ばれており、画質に悪影響（例えば、むら）を及ぼす。そのため、フリンジ領域は、できるだけ狭いことが好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーザビームスポットによって感材上に生成される黒化領域の副走査方向の幅は、レーザビームスポットのパワー分布を、黒化するしきい値で切った場合の切り口の幅と概ね一致するが、主走査方向については、少々複雑となる。なぜならば、感材に対するレーザビームスポットの結像位置は、同一ドットを露光している際にも、たえず主走査方向に移動しているため、レーザビームスポットの走査スピードとその駆動波形とが、主走査方向の黒化幅に密接に関係してくるからである。以下に、このことについてより詳細に説明する。
【０００５】
一般的に、感材の黒化領域とは、感材上に与えられる蓄積エネルギーの分布の形をしているから、静止したレーザビームスポットであれば、その分布は、ガウス分布をレーザビームスポットの駆動波形で時間的に積分した形の分布になる。このとき、レーザビームスポットの結像位置は、時間的に変化しないから、蓄積エネルギー分布は、レーザビームスポットが持っている蓄積エネルギー分布と相似形のガウス分布となり、駆動パターンが変化しても、黒化領域は単にその黒化度の大きさ（蓄積エネルギー量）が変化するだけである。
【０００６】
しかしながら、実際に平面型出力スキャナにおいて感材を露光するとき、レーザビームスポットは、先に述べたように主走査方向に走査されており、結像位置が時間的に変化している。この場合の感材上に生成される蓄積エネルギー分布は、ガウス形とレーザビームパワーの駆動波形とを位置的、時間的にたたみこみ積分した形となる。
【０００７】
図９は、レーザビームスポットが主走査方向に移動しながらドットを記録するときに、感材上に形成されるエネルギー分布を示している。図９において、レーザが照射される時間は、Ｔ１〜Ｔ２０である。今、レーザビームパワーの駆動波形が図９（ａ）に示すように理想的な矩形の場合を例にとると、感材上に生成される蓄積エネルギー分布は、各時間Ｔ１〜Ｔ２０で照射されたレーザビームスポットのエネルギー分布（図９（ｂ）参照）を合成したものとなる（図９（ｃ）参照）。
【０００８】
図８（ａ）に示すように、移動レーザビームスポットによるガウス分布（すなわち、主走査方向へのレーザビームスポットの蓄積エネルギー分布）は、静止レーザビームスポットによるガウス分布よりも立ち上がりおよび立ち下がりが緩くなっているのが判る。すなわち、走査しながら露光する方向においては、その走査スピードが速ければ速いほど、黒化蓄積エネルギーの立ち上がりおよび立ち下がりをなまらせていることになり、結果としてフリンジ領域の幅を増やしていて、光学的に結像性能を劣化させているのと同じである。さらには、現実的にレーザビームスポットの駆動波形を完全に矩形にすることは不可能であり、駆動波形自身がなまっているのが一般的であって、より一層フリンジ領域の幅を増やす方向に働く。
【０００９】
図７（ａ）から明らかなように、フリンジ領域は、レーザビームスポットが感材上に形成する蓄積エネルギー分布のすそ野が狭いほど、狭くなる。そこで、レーザ素子の駆動パターンを図７（ｂ）のＢ１からＢ２のように高くすることにより、レーザビームスポットのパワー密度の傾きを図７（ａ）のＡ１からＡ２のように急峻にし、それによってフリンジ領域を狭くすることが考えられる。しかしながら、このような方法では、黒化幅が当初予期していた幅よりも広くなり、感材上に記録されるドットまたは網点に太りが生じる。
【００１０】
それゆえに、本発明の目的は、黒化幅を広げることなくフリンジ幅を狭くすることのできる画像記録装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、画像データに従って変調された露光ビームを感材の主走査方向に走査すると共に、感材と露光ビームの集光スポットとを主走査方向と直交する副走査方向に相対的に移動させることにより、所定の２次元画像を感材上に露光記録する装置であって、
露光ビームを発生する発光素子と、
画像データに基づき、発光素子をオンオフ駆動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
駆動信号生成手段に関連して設けられ、感材上における露光ビームの蓄積エネルギー分布の黒化幅が所定の幅になるように駆動信号のオン時間幅を短くすると共に、当該駆動信号のオン時における前縁部と後縁部とを中央部のレベルに比べて大きくする駆動信号変形手段とを備えている。
【００１２】
【作用】
請求項１に係る発明では、発光素子をオンオフ駆動させるための駆動信号のオン時間幅を、感材上における露光ビームの蓄積エネルギー分布の黒化幅が所定の幅になるように調整するようにしている。また、駆動信号のオン時における前縁部と後縁部とを、中央部のレベルに比べて大きくするようにしている。これによって、感材上における露光ビームの蓄積エネルギー分布の立ち上がりおよび立ち下がりが急峻になると共に、そのすそ野が狭くなる。従って、黒化幅を広げることなくフリンジ幅を狭くすることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図６は、本発明の画像記録装置において、レーザビームスポットが主走査方向に移動しながらドットを記録するときに、感材上に形成されるエネルギー分布の一例を示している。本発明の具体的な実施例を説明する前に、図６を参照して、本発明の原理について説明する。
【００１４】
前述したように、従来の平面型出力スキャナにおいて、レーザが照射される時間は、Ｔ１〜Ｔ２０である（図９参照）。これに対し、本発明では、図６（ａ）に示すように、レーザパワービームの駆動波形は、時間Ｔ２からスタートし、時間Ｔ１９で終わっている。すなわち、感材にレーザビームが照射される時間は、Ｔ２〜Ｔ１９である。このように、本発明では、従来に比べて、レーザビームの照射時間が短くされている。しかも、本発明では、レーザパワービームの駆動波形の前縁部および後縁部のレーザ駆動パワーが中間部分のパワーに比べて大きくされている。
【００１５】
上記のように、従来とは異なる形に変形されたレーザパワービームの駆動波形をレーザ発光素子に印可することにより、感材上に生成される蓄積エネルギー分布は、図６（ｃ）に示す曲線αのようになる。この図６（ｃ）に示す蓄積エネルギー分布αは、各時間Ｔ２〜Ｔ１９で照射されたレーザビームスポットのエネルギー分布（図６（ｂ）参照）を合成したものである。
【００１６】
図６（ｃ）から明らかなように、本発明における蓄積エネルギー分布αは、従来の平面型出力スキャナにおける蓄積エネルギー分布βに比べて、立ち上がりおよび立ち下がりが急峻になっている。その結果、本発明におけるフリンジ幅Ｆ１は、従来の平面型出力スキャナにおけるフリンジ幅Ｆ２に比べて狭くなっている。また、本発明における蓄積エネルギー分布αは、従来の平面型出力スキャナにおける蓄積エネルギー分布βに比べて、すそ野が狭くなっているため、黒化幅は従来とほとんど変わっていない。これらのことは、光学的には、レーザビームスポットの集光特性を上げたの等価な効果をもたらしている。
【００１７】
なお、本発明において、レーザパワービームの駆動波形を短くする量および両端部のパワーを中央部のパワーに比べて大きくする程度は、一義的なものではなく、装置および感材の種々の条件によって決定される。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る平面形出力スキャナの構成を示す図である。図１において、レーザ発振器１を出た画像描画用に変調を受けたレーザビーム２は、回転体ミラー３で角度振りされた後、Ｆ−θレンズ４を通って感材露光面５上で結像されて、感材露光面５上を等速で移動走査するビームスポット６となる。一方、搬送ローラ７は、図示しない他のローラとでロール感材８を挟んで回転することにより、図中の下方へロール感材８を搬送する。この両者の動作によって、感材露光面５上に２次元画像が形成される。
【００１９】
ローラ駆動パルスモータ９は、処理部１０から送られてくるパルスモータ駆動信号１１によって高速回転される。このローラ駆動パルスモータ９の回転出力は、減速器１５によって適正な回転数に減速された後、搬送ローラ７に伝達され、当該搬送ローラ７を回転させる。回転体ミラー駆動モータ１２は、処理部１０から送られてくる回転体ミラー駆動信号１３によって、回転体ミラー３を回転させる。スタートセンサ１４は、ビームスポット６が感材露光面５に到達する前のタイミングを検出し、主走査方向の露光スタート位置を決定する。また、スタートセンサ１４は、レーザビームスポットが通る毎のレーザパワーをモニタしてフィードバックし、レーザパワーを安定化するのに使用される。処理部１０は、回転体ミラー駆動信号１３およびパルスモータ駆動信号１１を発生する。また、処理部１０は、本実施例の特徴となる信号、すなわちレーザ発振器１を変調駆動するためのレーザ駆動信号１８を発生する。
【００２０】
図２は、図１に示す処理部１０のより詳細な構成を示すブロック図である。図２において、処理部１０は、基本クロック作成部２０と、レーザ駆動部２１と、回転体ミラー駆動部２２と、パルスモータ駆動部２３とを備えている。
【００２１】
基本クロック作成部２０は、処理部１０の系全体を制御するための種々のクロック信号を発生するが、特に興味あるクロック信号として、レーザ駆動部２１で処理を行うための高速の基本クロック２４を発生する。パルスモータ駆動部２３は、ローラ駆動パルスモータ９を駆動するためのパルスモータ駆動信号１１を作成する。回転体ミラー駆動部２２は、回転体ミラー駆動モータ１２を所望の回転数で駆動させるための回転体ミラー駆動信号１３を発生する。レーザ駆動部２１は、外部から入力される画像データ１７を受けて、これに同期し、適正なレーザパワーを持つレーザ駆動信号１８を発生する。なお、黒化幅を広くすることなく、フリンジ幅を狭める効果は、このレーザ駆動信号１８の波形を所望の形に変換することによって達成される。
【００２２】
図３は、図２に示すレーザ駆動部２１のより詳細な構成を示すブロック図である。図３において、レーザ駆動部２１は、レーザ変形駆動信号作成部３０と、レーザ光量設定部３１と、レーザ光量設定ダイヤル３２と、レーザ駆動信号作成部３３とを備えている。
【００２３】
レーザ変形駆動信号作成部３０は、デジタル信号である画像データ１７を取り込み、基本クロック２４の数クロック分だけ画像データ１７のＯＮ時間を短くすると共に、そのＯＮするタイミングとＯＦＦするタイミング（すなわち、前縁部および後縁部）にのみ他よりパワーが高い信号波形を持つレーザ変形駆動信号３４を作成する。レーザ光量設定部３１は、スタート信号１６を取り込み、レーザ発振器１の発する現在のレーザパワーをリアルタイムでモニタしながら、レーザ光量設定ダイヤル３２で設定されたレーザパワーとなるように、レーザ光量値信号３５を作成する。レーザ駆動信号作成部３３は、レーザ変形駆動信号３４とレーザ光量値信号３５とを掛け合わせることにより、最終的なレーザ駆動信号１８を発生する。
【００２４】
図４は、図３に示すレーザ変形駆動信号作成部３０のより詳細な構成を示すブロック図である。図５は、図４に示すレーザ変形駆動信号作成部３０の動作を説明するためのタイミングチャートである。以下、これら図４および図５を参照して、本実施例の特徴となる構成部であるレーザ変形駆動信号作成部３０の構成および動作について説明する。
【００２５】
シフトレジスタ４０は、画像データ１７を、基本クロック２４の数クロック分遅延させた後、出力ｇとしてＡＮＤゲート４６の一方入力端に供給する。このシフトレジスタ４０での遅延分が、レーザ駆動信号１８のオン時間幅を狭くする分、すなわち感材上でのレーザビームスポットの蓄積エネルギー分布のすそ野を狭くする分となる。
【００２６】
ＡＮＤゲート４６は、シフトレジスタ４０からの出力ｇと、元々の画像データ１７との論理積を演算し、画像データ１７が上記遅延分だけ短くなったデジタル信号ａを出力する。ＡＮＤゲート４６の出力ａは、演算増幅器４１でレベル変換される。演算増幅器４１の出力ｂは、ローパスフィルタ４３で高域成分が除去されることにより、少々立ち上がりおよび立ち下がりが緩やかになった信号ｃとなる。また、演算増幅器４１の出力ｂは、遅延素子４２に与えられ、ローパスフィルタ４３での信号の遅れ分だけ遅延させられる。減算器４４は、遅延素子４２の出力信号ｄからローパスフィルタ４３の出力信号ｃを減算する。加算器４５は、減算器４４の出力ｅと遅延素子４２の出力ｄとを加算することにより、前縁部と後縁部とが中央部よりもパワーが大きい駆動信号ｆを出力する。この駆動信号ｆが、そのままレーザ変形駆動信号３４となる。なお、加算器４５は、下限値が所定レベル（例えば、０）に設定されたリミッタ機能も有している。これによって、加算器４５は、加算出力ｆが所定レベル以下にアンダーシュートするのを防止している。
【００２７】
上記のように、レーザ変形駆動信号作成部３０は、元々の画像データ１７のオン時間幅よりも短くされ、かつ前縁部および後縁部のパワーが中央部のパワーよりも大きくされたレーザ変形駆動信号３４を作成する。これによって、図６で説明したように、感材８上のスキャンビームスポット６の蓄積エネルギー分布は、従来の平面型出力スキャナにおける蓄積エネルギー分布に比べて、立ち上がりおよび立ち下がりが急峻になる。その結果、従来の平面型出力スキャナに比べてフリンジ幅が狭くなる。また、本実施例では、蓄積エネルギー分布のすそ野が狭くなるため、たとえ立ち上がりおよび立ち下がりが急峻になっても、黒化幅は従来とほとんど変わらないことになる。
【００２８】
なお、上記実施例では、レーザ駆動信号の波形を変形するために図４に示すような回路を用いたが、他の構成の回路（例えば、全てをデジタル的に処理する回路）によって同等の波形変形を行うことも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、発光素子をオンオフ駆動させるための駆動信号のオン時間幅を、感材上における露光ビームの蓄積エネルギー分布の黒化幅が所定の幅になるように調整すると共に、駆動信号のオン時における前縁部と後縁部とを、中央部のレベルに比べて大きくするようにしているので、黒化幅を広げることなくフリンジ幅を狭くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る平面形出力スキャナの構成を示す図である。
【図２】図１に示す処理部１０のより詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すレーザ駆動部２１のより詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すレーザ変形駆動信号作成部３０のより詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示すレーザ変形駆動信号作成部３０の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の画像記録装置において、レーザビームスポットが主走査方向に移動しながらドットを記録するときに、感材上に形成されるエネルギー分布の一例を示す図である。
【図７】感材上のレーザビームスポットの蓄積エネルギー分布およびその駆動波形を示す図である。
【図８】静止レーザビームスポットによる黒化エネルギー分布と移動レーザビームスポットによる黒化エネルギー分布との関係を示す図である。
【図９】従来の平面型出力スキャナにおいて、レーザビームスポットが主走査方向に移動しながらドットを記録するときに、感材上に形成されるエネルギー分布を示す図である。
【符号の説明】
１…レーザ発振器
２…レーザビーム
３…回転体ミラー
４…Ｆ−θレンズ
７…搬送ローラ
８…ロール感材
９…ローラ駆動パルスモータ
１０…処理部
１２…回転体ミラー駆動モータ
１５…減速器
２１…レーザ駆動部
３０…レーザ変形駆動信号作成部
【図１】
0003606340.tif 000002
【図２】
0003606340.tif 000003
【図３】
0003606340.tif 000004
【図４】
0003606340.tif 000005
【図５】
0003606340.tif 000006
【図６】
0003606340.tif 000007
【図７】
0003606340.tif 000008
【図８】
0003606340.tif 000009
【図９】
0003606340.tif 000010