(57)【要約】【課題】  低コストで画像むらの発生を防止し、良好な解像度が得られ画像露光装置を得る。【解決手段】  半導体レーザ２１からの光を光ファイバを介して露光ヘッド３０に導き、露光ヘッド３０で記録媒体Ｆ上に結像し、露光ヘッド３０の移動に起因する光ファイバ７０の変形を伴って走査移動させて記録媒体Ｆ上に露光する画像露光装置において、露光ヘッド３０は、光ファイバ７０からの出射光の広がりを制限する開口を持った光学系を備え、該開口を通過した光で記録媒体Ｆに露光するものであって、入力されてきた画像データに基づいて記録媒体Ｆ上の１画素を記録する間に少なくとも１回はオンオフを繰り返すレーザ駆動電流を生成して半導体レーザ２１を駆動するレーザ駆動手段２６、８４を備える。【選択図】      図１
2005193581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体上に結像し、該露光ヘッドを、該露光ヘッドの移動に起因する光ファイバの変形を伴って走査移動させて該記録媒体上に露光する画像露光装置において、
前記露光ヘッドは、前記光ファイバからの出射光の広がりを制限する開口を持った光学系を備え、該開口を通過した光で記録媒体に露光するものであって、
この画像露光装置は、入力されてきた画像データに基づいて記録媒体上の１画素を記録する間に少なくとも１回はオンオフを繰り返すレーザ駆動電流を生成して前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動手段を備えたことを特徴とする画像露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体レーザから出射された光により記録媒体を走査露光する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の半導体レーザのそれぞれから光ファイバを露光ヘッドに接続し、露光ヘッドではそれぞれの光ファイバから出射される光が通過する光学系を備え、記録すべき画像を表す画像データに応じて複数の半導体レーザを駆動させながら露光ヘッドを移動し、この露光ヘッドから射出される光で記録媒体上の複数のラインを同時に走査して画像を露光するようにした画像露光装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来のいわゆるアウタードラム光ファイバアレイ露光方式の画像形成装置の概略を示している。
【０００４】
この画像形成装置は、マルチチャンネル露光用の光を出射する複数の半導体レーザ２１と、それぞれの半導体レーザ２１からの光を導光する複数本の光ファイバ７０と、露光ヘッド３０と、記録フィルム等の記録媒体Ｆを巻きつけた回転ドラム５０を備えている。露光ヘッド３０は、光ファイバ７０の出射口を一列に整列させるファイバアレイ３１、コリメータレンズ３２、アパーチャ３３、結像レンズ３４等の光学系３５を備えている。
【０００５】
記録すべき画像データに応じた駆動電流を出力する駆動回路（図示せず）により複数の半導体レーザ２１がそれぞれ駆動されて各半導体レーザ２１それぞれが光を出射し、これらの出射光は複数本の光ファイバ７０でファイバアレイ３１に導かれ、それぞれの半導体レーザ２１からの出射光に応じた光量の光を、それぞれの光ファイバ７０からコリメータレンズ３２、アパーチャ３３、結像レンズ３４を介して記録媒体Ｆに出射する。回転ドラム５０の回転により記録媒体Ｆが周方向に移動しており、これにより記録媒体Ｆを露光ヘッド３０で主走査すると共に、露光ヘッド３０を回転ドラム５０の回転軸と平行方向に移動させながら副走査する。光ファイバ７０は束ねられ、可撓性の保持部材であるケーブルベア（登録商標）４３内に収納され、副走査時に露光ヘッド３０に追従して曲がりながら移動していく。
【特許文献１】特開２００３−２１９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、光ファイバ７０が露光ヘッド３０に追従して曲がりながら移動していくとき、この光ファイバ７０の曲げ状態により導波モード（光ファイバ内の光強度分布）が大きく変化し、これに伴って光ファイバからの出射光の遠視野像が変化する。一方、露光ヘッド３０の光学系３８の開口の大きさは有限であるため、遠視野像が広がると光ファイバ７０からの出射光が開口の周囲の遮蔽部分でけられ、そのため、露光ヘッド３０の光学系３８を通過する光量が変動する。
【０００７】
図８は、露光ヘッド３０の移動により記録媒体Ｆに露光する露光時における光量を縦軸に、露光ヘッドが移動する経過時間を横軸にとったグラフである。なお、露光前の光量設定時では、露光ヘッド３０から出射する光の光量が予め一定になるように半導体レーザからの出射光を調整している。
【０００８】
同図に示すように、露光時においては露光ヘッド３０が移動し、これに伴って光ファイバが変形しながら追従することにより、光量がランダムに変動する。この変動の度合いは光ファイバの変形の状態により大きく変化するため、露光時の光量が各半導体レーザおよび光ファイバで構成されるチャンネル間で均一にならず、そのため露光むらが発生するという問題がある。
【０００９】
従来は、このような露光むらの抑制には、露光ヘッド３０の結像レンズ３４として、口径の大きいものを用いるか、あるいは開口数（ＮＡ）の大きいものを用いることで対処している。
【００１０】
しかしながら、口径の大きいものを用いる方法は、焦点深度を犠牲にするため、良好な解像度が得られにくく、また、開口数（ＮＡ）の大きいものを用いる方法はレンズが高価になるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、低コストで画像むらの発生を抑制し、良好な解像度が得られる画像露光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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の画像露光装置は、半導体レーザからの光を光ファイバを介して露光ヘッドに導き、該露光ヘッドで記録媒体上に結像し、該露光ヘッドを、該露光ヘッドの移動に起因する光ファイバの変形を伴って走査移動させて該記録媒体上に露光する画像露光装置において、
上記露光ヘッドは、光ファイバからの出射光の広がりを制限する開口を持った光学系を備え、この開口を通過した光で記録媒体に露光するものであって、
入力されてきた画像データに基づいて記録媒体上の１画素を記録する間に少なくとも１回はオンオフを繰り返すレーザ駆動電流を生成して半導体レーザを駆動するレーザ駆動手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像露光装置では、記録媒体上の１画素を記録する間に少なくとも１回はオンオフを繰り返すレーザ駆動電流で半導体レーザを駆動するようにしたので、半導体レーザの出射光はモード数が増加した出射光となり、光ファイバの変形による光量変動に半導体レーザからの多モードの出射光が重なり合って出射光のモード数が増大するため、露光ヘッドから出射される光量は平均化され、光ファイバ変形による露光むらが低減されると共に、レンズを変更する必要がないため、良好な解像度で、安価な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、説明したように、本発明によれば、露光ヘッドから出射される光量は平均化され、光ファイバ変形による画像むらが低減されると共に、良好な解像度で、安価な構成の画像露光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る画像露光装置の斜視図である。
【００１７】
この画像形成装置１０は、レーザビームを生成する光源ユニット２０と、光源ユニット２０からのレーザビームを光ファイバ７０で導光して出射する露光ヘッド３０と、露光ヘッド３０を副走査方向に沿って移動させる露光ヘッド移動部４０と、画像が記録される記録媒体Ｆが巻き付けられ、記録媒体Ｆが主走査方向に移動するように図１矢印Ｒ方向に回転駆動される回転ドラム５０とを備えている。
【００１８】
光源ユニット２０は、光源基板２４と、コネクタ基板２５と、駆動回路基板２７を備えている。光源ユニット２０に隣接して配置されている冷却用ブロア６０は、光源基板２４に冷却風が当る向きに配置され、この冷却用ブロア６０により生成された冷却風によって、各半導体レーザ２１の駆動時における温度上昇を抑制するようになっている。
【００１９】
光源基板２４の上面に複数の半導体レーザ２１が配置されている。この光源基板２４の裏面に図示しない放熱フィンが設けられている。コネクタ基板２５には光コネクタ２５Ａが半導体レーザ２１と同数設けられており、このコネクタ基板２５は光源基板２４の一端部に、光源基板２４に対して垂直に取り付けられている。駆動回路基板２７は、記録媒体Ｆに記録する画像の画像データに応じて半導体レーザ２１を駆動するレーザ駆動回路２６（図２参照）が設けられたもので、光源基板２４の他端部に、光源基板２４に対して水平に取り付けられている。
【００２０】
レーザ駆動回路２６と半導体レーザ２１と光コネクタ２５Ａとの間に複数本の光ファイバ２２が個別に接続されている。レーザ駆動回路２６からの駆動信号は光ファイバ２２を介して半導体レーザ２１に供給され、各半導体レーザ２１は各々個別に駆動制御されるようになっている。
【００２１】
露光ヘッド３０には、ファイバアレイ部３１、コリメータレンズ３２、アパーチャ３３、及び結像レンズ３４がこの順に配列されて光学系３８を構成している。ファイバアレイ部３１は、各光コネクタ２５Ａから出た複数の光ファイバ７０が一列に接続されたもので、複数の半導体レーザ２１から出射された各レーザビームをチャンネルごとに出射する。アパーチャ３３は、開口部がファイバアレイ部３１のレーザビーム出射口からみて遠視野の位置となるように配置されている。
【００２２】
露光ヘッド３０を回転ドラム５０の回転軸と平行の副走査方向に移動させる露光ヘッド移動部４０には、副走査方向に沿うように配置されたボールネジ４１及び２本のレール４２が備えられており、ボールネジ４１を回転駆動する副走査モータ４３（図２参照）を作動させることによってボールネジ４１と螺合された露光ヘッド３０をレール４２に案内された状態で副走査方向に移動させることができる。記録媒体Ｆが巻きつけられた回転ドラム５０は主走査モータ５１（図２参照）を作動させることによって図１矢印Ｒ方向に回転し、これによって露光ヘッド３０による主走査がなされる。
【００２３】
図２は、画像露光装置１０の制御系を示す図である。同図に示すように、この制御系は、画像データに応じて各半導体レーザ２１を駆動するレーザ駆動回路２６と、主走査モータ５１を駆動する主走査モータ駆動回路８１と、副走査モータ４３を駆動する副走査モータ駆動回路８２と、レーザ駆動回路２６を制御する制御回路８０と、記録媒体Ｆに記録する画像の画像データが一次的に記憶されている画像メモリ８５とを備えている。
【００２４】
レーザ駆動回路２６、主走査モータ駆動回路８１、副走査モータ駆動回路８２はそれぞれ制御回路８０に接続され、制御回路８０によって統括的に制御されるようになっている。すなわち、制御回路８０は、画像メモリ８５から供給される画像データに基づいてレーザ駆動回路２６を制御することによって半導体レーザ２１の駆動を制御する。また、露光ヘッド３０による露光時には、主走査モータ駆動回路８１、及び副走査モータ駆動回路８２をそれぞれ制御することで走査のタイミングをとり、画像記録を行う。
【００２５】
本発明では、レーザ駆動回路２６の次段に変調回路８４を接続し、レーザ駆動回路２６から出力される電流に変調をかけ、この変調回路８４から後述のようにオンオフを繰り返す高周波のレーザ駆動電流Ｉを出力して各半導体レーザ２１に供給する。なお、変調回路８４はレーザ駆動回路２６の内部に設けてもよい。
【００２６】
図３および図４は、網点面積率で階調を表現する画像露光方式における網点および画素の説明図である。
【００２７】
図３は、画像の一部を示す図であり、画像は多数の網点（ドット）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３・・・の集合で構成されている。そして、各網点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３・・・は最小の分割領域である画素ｄの集合で構成されている。
【００２８】
図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ網点Ｄ１および網点Ｄ２のみを拡大して示す図である。網点Ｄ１では中央の４×４＝１６画素が“１”であり、この領域が半導体レーザがオンとなって画像記録が行われる領域であることを示している。また、網点Ｄ２では中央の６×６＝３６画素が“１”であり、この領域が半導体レーザがオンとなって画像記録が行われる領域であることを示している。この網点Ｄ１、Ｄ２を比較すると、網点Ｄ２の方が網点面積率が大きく、その分見かけ上濃く見えるように露光されることになる。
【００２９】
図４（ｃ）は、網点Ｄ２における矢印Ｌのラインを露光するときの半導体レーザ２１へのレーザ駆動電流Ｉの波形一例を示している。比較のため、従来のレーザ駆動電流の波形を図４（ｄ）に示している。
【００３０】
網点Ｄ２における“０”の部分は半導体レーザ２１がオフになっている領域であり、“１”の部分で半導体レーザ２１がオンとなる領域である。従来のレーザ駆動電流は、図４（ｄ）のように、半導体レーザ２１は“０”の領域ではオフ、“１”の領域では一定の駆動電流によりオン状態を継続している。本発明では、レーザ駆動回路２６からの出力電流を変調回路８４を通すことにより、図４（ｃ）に示すように、１つの画素ｄを記録する間に少なくとも１回はオンオフを動作を行うように変調した高周波のレーザ駆動電流Ｉで半導体レーザを駆動する。すなわち、図４（ｃ）において、ｔ１がオフ時間、ｔ２がオン時間である。このオンオフ回数は、１つの画素ｄを記録する間に少なくとも１回はオンオフ動作を行う回数であればよいが、それ以上でさらに多い方が好ましい。また、オフ時間ｔ１が１μｓｅｃ以下であって、オフ時間ｔ１はオン時間ｔ２の１／１０以下であることが好ましい。
【００３１】
図５は、画像露光装置１０によって画像記録を行う際の処理の流れを示すフローチャートである。この図５のフローチャートを説明するに当たっては図５と共に図１を参照しながら説明する。
【００３２】
まず、記録フィルムＦに記録する画像の画像データを、画像の記録に当って当該画像の画像データを一時的に記憶する画像メモリ８５から制御回路８０に転送する（ステップＳ１００）。制御回路８０は、転送されてきた画像データ、及び記録画像の予め定められた解像度を示す解像度データに基づいて調整された信号をレーザ駆動回路２６、主走査モータ駆動回路８１、及び副走査モータ駆動回路８２に供給する。
【００３３】
次に、主走査モータ駆動回路８１は、制御回路８０から供給された信号に基づいて上記解像度データに応じた回転速度で回転ドラム５０を図１矢印方向に回転させるように主走査モ−タ５１を制御し（ステップＳ１０１）、副走査モータ駆動回路８２は、上記解像度データに応じて副走査モータ４３による露光ヘッド３０の副走査方向に対する送り速度を設定する（ステップＳ１０２）。
【００３４】
次に、レーザ駆動回路２６は、画像データに応じて図４（ｃ）に示すような１画素で少なくとも１回はオンオフを繰り返すレーザ駆動電流を各半導体レーザ２１に供給する（ステップＳ１０３）。
【００３５】
各半導体レーザ２１から出射されたレーザビームは、光ファイバ２２、光コネクタ２５Ａ、及び光ファイバ７０を介してファイバアレイ部３１から出射され、コリメータレンズ３２によって平行光束とされた後、アパーチャ３３によって光量が制限され、結像レンズ３４を介して回転ドラム５０上の記録媒体Ｆに出射される。
【００３６】
この場合、記録媒体Ｆには、各半導体レーザ２１から出射された複数のレーザビームＬに応じて複数のビームスポットが形成される。これらのビームスポットにより、露光ヘッド３０が上記ステップ１０２で設定された送り間隔のピッチで副走査方向に送られると共に、上記ステップ１０１により開始された回転ドラム５０の回転によって、解像度が上記解像度データによって示される解像度となる２次元画像が記録媒体Ｆ上に形成される（ステップ１０４）。
【００３７】
記録媒体Ｆ上への２次元画像の記録が終了すると、主走査モータ駆動回路８１は主走査モータ５１の回転駆動を停止し（ステップ１０５）、その後に本処理を終了する。
【００３８】
上記のように、露光ヘッド３０で記録媒体Ｆに画像を記録する際、半導体レーザに一定の駆動電流を供給したとしても、前述のように、光ファイバ７０の曲げ状態により導波モードが変動し、これに伴って、各チャンネルの光ファイバから出射光は図８に示すように変動し、光量平均値が各チャンネル間で変動しやすい。
【００３９】
本発明では、記録媒体Ｆ上の１画素ｄを記録する間に少なくとも１回はオンオフを繰り返すレーザ駆動電流で半導体レーザを駆動することで、以下のような現象が発生する。
【００４０】
半導体レーザ（レーザダイオード）は、高速でオンオフを繰り返すと、シングルモードの半導体レーザであってもマルチモード（縦多モード）になる（マルチモード半導体レーザではモード数がさらに多くなる）。したがって、光ファイバの変形による、図８に示すような光量変動に加えて、半導体レーザ２１からのマルチモードの出射光が重なり合い、モード数が増大して高速で振動する波形の光が光ファイバ２１から出射されることになる。モード数が増えると光量変動幅が小さくなって、チャンネル間での光量が均一化され露光むらが低減される。
【００４１】
図６（ａ）は、本実施形態に係る画像形成装置１０を適用して画像記録動作試験を行った結果の光量分布を示す図であって、縦軸を頻度、横軸を規格化光量として。試験条件は、半導体レーザ２１はＨＨ２２０であり、露光ヘッド３０の結像レンズ３４は、ＮＡ＝０．０８（Φ＝２０）のものであり、レーザ駆動電流Ｉは１ＫＨｚ、半導体レーザのオン時のパワーは５００ｍＷである。半導体レーザの駆動電流は、オフ時間ｔ１が０．２μｓｅｃ、オン時間ｔ２は１．８μｓｅｃとした。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、本実施形態のように半導体レーザ２１の駆動電流を高速でオンオフする電流とすることにより、目標光量である規格化光量およびその周辺の光量での頻度が多くなっている。すなわち、本実施形態の画像露光装置では光ファイバの変形にもかかわらず目標とする安定な光量が高精度で取得できることがわかる。
【００４３】
対比のため、一定のレーザ駆動電流を供給する従来の画像露光装置についても同様の試験を行なった。その結果の光量分布を図６（ｂ）に示している。同図に示すように、目標光量である規格化光量が広い範囲に分布しており、目標とする光量が取得できにくいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の画像露光装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の画像露光装置の制御系の回路図である。
【図３】網点面積率で階調を表現する画像の説明図である。
【図４】網点およびレーザ駆動電流の関係を示す図である。
【図５】画像形成装置によって画像記録を行う際の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明と従来の画像露光装置での実験よる露光ヘッドの光量分布を示すグラフである。
【図７】従来のアウタードラム方式の画像形成装置の斜視図である。
【図８】従来の露光中における光量のばらつきを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    画像露光装置
２１    半導体レーザ
２６    レーザ駆動回路
３０    露光ヘッド
７０    光ファイバ
８４    変調回路
【図１】
2005193581.tif 000003
【図２】
2005193581.tif 000004
【図３】
2005193581.tif 000005
【図４】
2005193581.tif 000006
【図５】
2005193581.tif 000007
【図６】
2005193581.tif 000008
【図７】
2005193581.tif 000009
【図８】
2005193581.tif 000010