(57)【要約】【課題】  光源をフィードバック制御により制御する場合、光源からの光ビームの応答性及び安定性の両立が可能な光源駆動方法及び光源駆動回路を提供する。かかる光源駆動回路を用いて記録媒体に形成される画像の品質を向上できる画像形成装置を提供する。【解決手段】  この光源駆動方法は、半導体レーザ１３を自動光量出力制御（ＡＰＣ）系とＡＰＣ系に並列に設けた自動電流制御（ＡＣＣ）系とでフィードバック制御により制御する際に、ＡＣＣ系の制御信号を信号遅延部２１で遅延させる。ＡＣＣ系の制御信号に遅れを持たせることで、ＡＰＣ系の安定性とＡＣＣ系の応答性の両立が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を自動光量出力制御（ＡＰＣ）系と前記ＡＰＣ系に並列に設けた自動電流制御（ＡＣＣ）系とでフィードバック制御により制御する光源駆動方法において、前記ＡＣＣ系の制御信号を遅延させることを特徴とする光源駆動方法。
【請求項２】
前記ＡＰＣ系が前記ＡＣＣ系よりも時間的に早く動作する請求項１に記載の光源駆動方法。
【請求項３】
前記光源がＬＥＤまたは半導体レーザである請求項１または２に記載の光源駆動方法。
【請求項４】
光源を自動光量出力制御（ＡＰＣ）系と前記ＡＰＣ系に並列に設けた自動電流制御（ＡＣＣ）系とでフィードバック制御により制御する光源駆動回路において、
前記ＡＣＣ系が信号遅延部を備えることを特徴とする光源駆動回路。
【請求項５】
前記信号遅延部が他の機能を併せ持つ請求項４に記載の光源駆動回路。
【請求項６】
前記光源がＬＥＤまたは半導体レーザである請求項４または５に記載の光源駆動回路。
【請求項７】
光源と、請求項４，５または６に記載の光源駆動回路と、を備え、前記光源駆動回路で駆動された光源からの光ビームを走査することで記録媒体に画像を形成する画像形成装置。
【請求項８】
前記記録媒体が熱現像感光材料である請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源をフィードバック制御により制御する光源駆動方法、光源駆動回路及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ（ＬＤ）やＬＥＤは、応答性がよく光のコヒーレンシィー性やスペクトルの単一性といった特性を有するために、熱現像感光材料等の記録媒体に画像を形成する画像形成装置の光源として用いられているが、その光源駆動回路には、半導体レーザ等の安定な駆動のために自動光量出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）回路や自動電流制御（ＡＣＣ：Automatic Current Control）回路が設けられている。下記特許文献１は、ＡＰＣ回路とＡＣＣ回路を並列で用い、半導体レーザの強度特性をＬＥＤ領域からレーザ発振領域にわたって線形にするためにＡＣＣ回路に非線形補正テーブルを設けたレーザ記録装置を開示する。ＡＰＣ回路は、半導体レーザのモニタ光をホトダイオード等の受光素子で受光し駆動回路へフィードバックし安定な光出力を得るためのものである。ＡＣＣ回路は光量のフィードバックなしで電流量を制御して半導体レーザを駆動するものである。
【特許文献１】特公平５−５６７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体レーザ等の光源をＡＰＣ回路、ＡＣＣ回路でフィードバック制御により制御する場合、例えば、記録媒体に露光し画像記録を行う画像形成装置では、その光ビームの状態が画質に直接影響を及ぼすため、光ビームの光量安定性が必要とされる。このため、ＡＰＣ回路のフィードバックループの遅れに応じてＡＰＣ回路の光量変調応答帯域を制限せざるをえない問題があった。この場合、上記特許文献１のように、ＡＰＣ回路と並列に設けたＡＣＣ回路のゲインを大きくすると、誤差が発生し易くなり安定性が低下するという問題があった。
【０００４】
また、半導体レーザ（ＬＤ）は光量に誤差が生じることがあるが、この光量誤差の原因としてＬＤの効率のばらつきや使用の連続による効率劣化レベルや環境温度の変化などがある。このような誤差を抑制する方法としては、ＬＤ固体ごとに調整する方法や現状の劣化レベルを測定し信号に反映する方法や温度を測定して補正する方法などがあるが、コストアップとなるとともに完全な補正は困難である。
【０００５】
また、ランプなどが光源である場合には、応答性が悪く、また温度や経時による光量変動が大きいため、光量や応答性を安定化するのが難しかった。また、画像形成装置において記録媒体が熱現像感光材料であると、その鮮鋭性、階調性、安定性が特に要求される。
【０００６】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、光源をフィードバック制御により制御する場合、光源からの光ビームの応答性及び安定性の両立が可能な光源駆動方法及び光源駆動回路を提供することを目的とする。また、かかる光源駆動回路を用いて、記録媒体に形成される画像の品質を向上できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による光源駆動方法は、光源を自動光量出力制御（ＡＰＣ）系と前記ＡＰＣ系に並列に設けた自動電流制御（ＡＣＣ）系とでフィードバック制御により制御する光源駆動方法において、前記ＡＣＣ系の制御信号を遅延させることを特徴とする。
【０００８】
この光源駆動方法によれば、応答性に制限のあるＡＰＣ系に応答性の制限が少ないＡＣＣ系を追加することにより制御系全体の応答性を改善できるが、ＡＣＣ系をＡＰＣ系に並列に設けただけでは、ＡＣＣ系による光量応答によりＡＰＣ系のフィードバック信号としていち早くフィードバック制御が掛かり、ＡＰＣ系が充分に作用しない問題が新たに生じる。そこで、ＡＣＣ系の制御信号に遅れを持たせることより、ＡＣＣ系とＡＰＣ系の両制御系の特徴を充分に発揮させることができ、ＡＰＣ系の安定性とＡＣＣ系の応答性の両立が可能となる。
【０００９】
上記光源駆動方法において、ＡＣＣ系の制御信号を遅延させることで、前記ＡＰＣ系が前記ＡＣＣ系よりも時間的に早く動作するようにできる。これにより、ＡＰＣ系がＡＣＣ系よりも先に動作するため、光ビームの応答性及び安定性が向上する。また、前記光源はＬＥＤまたは半導体レーザであることが好ましい。
【００１０】
本発明による光源駆動回路は、光源を自動光量出力制御（ＡＰＣ）系と前記ＡＰＣ系に並列に設けた自動電流制御（ＡＣＣ）系とでフィードバック制御により制御する光源駆動回路において、前記ＡＣＣ系が信号遅延部を備えることを特徴とする。
【００１１】
この光源駆動回路によれば、応答性に制限のあるＡＰＣ系に応答性の制限が少ないＡＣＣ系を追加することにより制御系全体の応答性を改善できるが、ＡＣＣ系をＡＰＣ系に並列に設けただけでは、ＡＣＣ系による光量応答によりＡＰＣ系のフィードバック信号としていち早くフィードバック制御が掛かり、ＡＰＣ系が充分に作用しない問題が新たに生じる。そこで、ＡＣＣ系の制御信号に遅れを持たせることより、ＡＣＣ系とＡＰＣ系の両制御系の特徴を充分に発揮させることができ、ＡＰＣ系の安定性とＡＣＣ系の応答性の両立が可能となる。
【００１２】
上記光源駆動回路において前記信号遅延部が例えば、電圧レベル変換機能や電圧正負反転機能等の他の機能を併せ持つようにすることで、信号遅延部を設けることによる無駄なコストアップを防ぐことができる。また、前記光源はＬＥＤまたは半導体レーザであることが好ましい。
【００１３】
本発明による画像形成装置は、光源と、上述の光源駆動回路と、を備え、前記光源駆動回路で駆動された光源からの光ビームを走査することで記録媒体に画像を形成する。
【００１４】
この画像形成装置によれば、上述の光源駆動回路により、ＡＰＣ系の安定性とＡＣＣ系の応答性の両立が可能となり、光ビームの応答性及び安定性が向上する。このように、光ビームを高速でかつ安定して記録媒体に照射できるので、記録媒体に形成される画像の品質を向上できる。
【００１５】
上記画像形成装置において前記記録媒体が、特にマンモグラフィ等の医用画像に関し鮮鋭性と階調性と安定性が要求される熱現像感光材料であっても、良好な画像品質を得ることができる。即ち、紙などにプリントする通常の写真画像に比較して、フィルム等の医用記録媒体にプリントする際の光量制御範囲は、薄い濃度から濃い濃度まで連続して広範囲に再現する必要があるため、非常に広い必要があり、その中でもマンモグラフィ画像は更に厳しい特性が必要となるが、本発明による光源駆動回路により駆動された光源からの光ビームを走査することで、熱現像感光材料からなる記録媒体に画像を形成することにより、上記厳しい特性を満足することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光源駆動方法及び光源駆動回路によれば、光源をフィードバック制御により制御する場合、光源からの光ビームの応答性及び安定性の両立が可能となる。また、かかる光源駆動回路を用いた画像形成装置によれば、記録媒体に形成される画像の品質を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態を示す光源駆動回路のブロック図である。図２は図１の光源駆動回路において遅延制御無し及び有りの場合におけるＡＰＣ駆動部の各出力曲線（ａ）、（ｂ）、同じくＡＣＣ駆動部の各出力曲線（ｃ）、（ｄ）、及び同じく半導体レーザの応答曲線（ｅ）、（ｆ）である。
【００１８】
図１の光源駆動回路１０は、光源である半導体レーザ１３からのレーザ光Ｌを走査することで記録媒体Ｓに潜像を形成する画像形成装置の光源駆動回路であり、フィードバック制御により半導体レーザ（ＬＤ）１３を制御し駆動するものである。
【００１９】
図１に示すように、光源駆動回路１０は、自動光量出力制御（ＡＰＣ）系として差動アンプ１１とＡＰＣ駆動部１２とを備え、更に、自動電流制御（ＡＣＣ）系として信号遅延部２１とＡＣＣ駆動部２２とをＡＰＣ系に並列して備える。半導体レーザ１３は、ＡＰＣ駆動部１２とＡＣＣ駆動部２２からの電流で駆動される。
【００２０】
半導体レーザ１３から記録媒体Ｓに向けて射出されるレーザ光Ｌの一部Ｌ１が反射ミラー１７等の分離手段により分離されてモニタ光Ｌ１となってフォトダイオード（ＰＤ）１４に入射する。ＡＰＣ系においてモニタ光Ｌ１の受光によるフォトダイオード１４のモニタ信号がＡＰＣ系の差動アンプ１１にフィードバックされ、差動アンプ１１で画像信号出力部１６からの画像信号とモニタ信号との偏差がとられることで偏差信号が出力し、ＡＰＣ駆動部１２で増幅されてレーザ駆動電流が半導体レーザ１３に出力する。
【００２１】
ＡＣＣ系において画像信号出力部１６からの画像信号が信号遅延部２１に制御信号として入力すると、信号遅延部２１でタイミングを遅らせて画像信号（制御信号）がＡＣＣ駆動部２２に入力する。画像信号が信号遅延部２１を介してＡＣＣ駆動部２２に入力すると、ＡＣＣ駆動部２２で画像信号に応じてレーザ駆動電流が出力し、半導体レーザ１３に送られる。なお、信号遅延部２１における遅延タイミングを調整することも可能である。
【００２２】
図１の光源駆動回路１０の動作を図２（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）を参照して説明する。デジタル信号である画像信号がＤＡ変換部１５に入力し、アナログ信号に変換された画像信号が画像信号出力部１６からＡＰＣ系の差動アンプ１１とＡＣＣ系の信号遅延部２１に入力する。図２（ｄ）のように、ＡＣＣ系では信号遅延部２１における画像信号の遅延のために遅延時間ｔだけＡＣＣ駆動部２２からレーザ駆動電流が遅れて出力する。
【００２３】
上述のように遅延時間ｔの間、ＡＣＣ駆動部２２からレーザ駆動電流が流れないために、ＡＰＣ系では図２（ｂ）のように、ＡＰＣ駆動部１２からレーザ駆動電流が比較的高いレートで出力し、比較的速く出力する。その結果、半導体レーザ１３には、図２（ｆ）のように、比較的短時間ｔ１の後に定格電流Ｉが流れてレーザ光Ｌが出射する。
【００２４】
以上のように、ＡＣＣ系の動作を遅らせることで先にＡＰＣ系が動作し、その後ＡＣＣ系が動作することにより、半導体レーザ１３の高速な応答性を得ることができる。
【００２５】
ここで、比較のために図２（ａ）、（ｃ）、（ｅ）を参照してＡＣＣ系における画像信号の遅延がない場合について説明すると、図２（ｃ）のように、ＡＣＣ駆動部２２からレーザ駆動電流が図２（ｄ）の場合よりも時間的に速く出力するので、半導体レーザ１３が速く発光しＡＣＣ系が速く動作する一方、ＡＰＣ系において半導体レーザ１３からのモニタ光Ｌ１によるモニタ信号がいち早くフィードバックされる。このため、図２（ａ）のようにＡＰＣ駆動部１２からレーザ駆動電流が図２（ｂ）の場合よりも緩やかなレートで出力し、比較的遅く出力する結果、半導体レーザ１３には図２（ｅ）のように、図２（ｆ）の時間ｔ１よりも長い時間ｔ２後に定格電流Ｉが流れてレーザ光Ｌが出射するため半導体レーザ１３の応答性が低下してしまう。
【００２６】
ＡＰＣ系は、半導体レーザ１３からのモニタ光Ｌ１をモニタし、そのモニタ値が目的の値となるようにレーザ駆動電流を制御するためにＡＰＣ系の応答性はフィードバックループの遅れに対応して遅くなるので、半導体レーザ１３の光量制御の応答性に制限が発生してしまう。この応答性改善のためにＡＣＣ系をＡＰＣ系に並列に追加することが考えられるが、その際に、ＡＰＣ系及びＡＣＣ系の両方へ画像信号を同時に入力すると、上述の図２（ａ）、（ｃ）、（ｅ）のように、応答性の良いＡＣＣ系が先に動作することとなり、その結果、レーザ光Ｌが出射し、モニタ光Ｌ１によるモニタ信号がいち早くフィードバックされる結果、変調初期においてＡＰＣ系が十分に機能せずに、ＡＣＣ系のみの駆動能力となり、結果として十分な高速応答性が得られなかった。
【００２７】
これに対し、本実施の形態の光源駆動回路１０によれば、ＡＣＣ系の信号伝達部に画像信号を遅延させる信号遅延部２１を加えることにより、先にＡＰＣ系が動作し、その後ＡＣＣ系が動作する。これにより、ＡＰＣ系の光量安定性と、ＡＣＣ系の高速応答性を両立させることができるとともに、半導体レーザ１３の光量変調帯域を広げることができる。また、光源として半導体レーザを用いることで電流により光量を制御でき、半導体レーザの応答性もＧＨｚ帯域まで可能であり、かかる半導体レーザを用いた場合にも、光量と応答性の性能保証がし易くなる。
【００２８】
なお、信号増幅や信号反転などの別機能の回路に遅延の機能を持たせることで無駄なコストアップを防ぐことができる。また、図２（ｄ）の信号遅延部２１による遅延時間ｔを調整し、適切な遅延時間ｔを設定するようにできる。
【００２９】
また、図１の光源駆動回路１０は、記録媒体Ｓとして熱現像感光材料を用いる画像形成装置に適用して好ましく、光源駆動回路１０で駆動された半導体レーザ１３からのレーザ光を走査することで熱現像感光材料からなる記録媒体Ｓに潜像を形成するように構成できる。潜像が形成された熱現像感光材料からなる記録媒体Ｓは、その後、加熱されることで熱現像されて潜像が可視像化される。
【００３０】
上述のような熱現像方式の画像形成装置の例を図４を参照して説明する。図４は熱現像方式の画像形成装置の内部を概略的に示す斜視図である。
【００３１】
図４に示すように、本実施の形態における画像形成装置１０１は、記録媒体Ｓとしてシート状の熱現像感光材料であるフィルムＦを収納するサプライ部１１０と、サプライ部１１０から給送されたフィルムＦを露光するための走査光学部１２０と、露光されたフィルムＦを現像する熱現像部１３０と、を有し、各部１１０，１２０，１３０がこの順で下から積層して配置されている。
【００３２】
図４のように、サプライ部１１０には、積層された複数枚のフィルムＦを感光面Ｆ１が上面側になるように収納した収納トレイ１４０が引き出し・押し込み自在に設けられており、装置使用時に図４の方向ｘに押し込まれる。収納トレイ１４０から搬送されたフィルムＦは搬送ローラ対２１０及び２２０により、図４の搬送方向Ｈ’から搬送方向Ｈへと鉛直方向に搬送され、更に搬送ローラ対２３０により搬送方向Ｈに熱現像部１３０へと搬送される。
【００３３】
フィルムＦの上記搬送方向Ｈへの搬送途中で、図４に示すように、走査光学部１２０は、フィルムＦの感光面Ｆ１に対し、光源である半導体レーザ１３からポリゴンミラー（回転多面鏡）１２２及びｆθレンズ１２３を介して、赤外域の波長７８０〜８６０ｎｍの範囲内のレーザ光Ｌで走査しながら露光し、画像信号に応じた潜像を形成させる。走査光学部１２０の半導体レーザ１３は図１の光源駆動回路１０により制御され駆動される。
【００３４】
潜像の形成されたフィルムＦは、搬送ローラ対２３０により搬送方向Ｈに熱現像部１３０へと搬送される。熱現像部１３０は、所定の温度に加熱される加熱ドラム１３１と、加熱ドラム１３１の外周近傍に配置された複数の案内ローラ１３２と、を備える。
【００３５】
熱現像部１３０に搬送されたフィルムＦが加熱ドラム１３１の外周面と複数の案内ローラ１３２との間で加熱ドラム１３１の外周面に密着し、この状態で加熱ドラム１３１が図４の回転方向Ｒに回転する間にフィルムＦを加熱し熱現像することで、フィルムＦの潜像を可視画像に形成する。その後、図４の加熱ドラム１３１の右方からフィルムＦが出てきて加熱ドラム１３１から離れ、装置外部へと搬送される。
【００３６】
図４の熱現像方式の画像形成装置１０１によれば、光源駆動回路１０でＡＰＣ系の安定性とＡＣＣ系の応答性の両立が可能となり、レーザ光の応答性及び安定性が向上し、レーザ光を高速でかつ安定して記録媒体ＳであるフィルムＦに照射できるので、フィルムＦに形成される画像の品質を向上できる。このため、フィルムＦが、特に鮮鋭性と階調性と安定性が要求される熱現像感光材料からなる場合、良好な画像品質を得ることができる。
【００３７】
上記熱現像感光材料の具体例としては、例えば、本発明者が他の発明者とともに、特開２０００−３４７３１１号公報で提案したように、ハロゲン化銀粒子と有機酸銀とを含有する感光層を支持体上に設けた、感光層のハロゲン化銀粒子の含有量が１ｇ／ｍ2以下で、感光層のハロゲン化銀粒子の平均粒径が０．１μｍ以下で、レーザ光の平均波長での光透過率が２０％以上で、γが２以上であるハロゲン化銀熱現像感光材料がある。
【００３８】
上記ハロゲン化銀熱現像感光材料は、鮮鋭性と階調性と安定性が非常に求められているところ、特に、マンモグラフィ画像（乳房画像）等を扱う際には、濃度も従来の３Ｄ（３桁の階調性）から４Ｄ（４桁の階調性）が必要となるとともに微小石灰化をはじめとする非常に小さい対象の再現性が必要とされる。つまり、マンモグラフィ画像では、鮮鋭性、階調性、安定性のトレードオフがより重要な課題となっている。また、通常のサンプリングＡＰＣではマンモグラフィ等の医用画像の安定性を確保することは非常に困難であり、常にリアルタイムでＡＰＣを行うことはその点で非常に有利であるが、常にフィードバック回路が作動しているために高速化（鮮鋭性）の確保が困難というデメリットがある。そこで、階調性と鮮鋭性の安定性の基準が厳しい医用画像を形成する画像形成装置では、レーザ光の応答性及び安定性を向上できる本実施の形態の光源駆動回路１０を用いて半導体レーザ１３を駆動し露光することが極めて効果的である。
【００３９】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、光源駆動回路は、図３のように、出力電流遅延部２３をＡＣＣ駆動部２２の後段に設け、ＡＣＣ駆動部２２からのレーザ駆動電流が遅れて出力するようにしてもよい。
【００４０】
また、図１，図３では、フォトダイオード１４を半導体レーザ１３と別に配置した例で説明したが、半導体レーザ１３とフォトダイオード１４が一体にパッケージにされたものであってもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態による光源駆動回路のブロック図である。
【図２】図１の光源駆動回路において遅延制御無し及び有りの場合におけるＡＰＣ駆動部の各出力曲線（ａ）、（ｂ）、同じくＡＣＣ駆動部の各出力曲線（ｃ）、（ｄ）、及び同じく半導体レーザの応答曲線（ｅ）、（ｆ）である。
【図３】図１の光源駆動回路の変形例を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態における熱現像方式の画像形成装置の内部を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 光源駆動回路
１１ 差動アンプ
１２ ＡＰＣ駆動部
１３ 半導体レーザ、ＬＤ（光源）
１４ フォトダイオード、ＰＤ
２１ 信号遅延部
２２ ＡＣＣ駆動部
２３ 出力電流遅延部
１０１ 画像形成装置
Ｉ 定格電流
Ｌ レーザ光
Ｌ１ モニタ光
Ｓ 記録媒体
ｔ 遅延時間
Ｆ フィルム（記録媒体）
【図１】
2006327076.tif 000003
【図２】
2006327076.tif 000004
【図３】
2006327076.tif 000005
【図４】
2006327076.tif 000006