(57)【要約】  デューティサイクルに基づき予測可能なジャンクション（３１２）温度変化を呈しつつ発光するレーザダイオード（２０４）の発光パワー安定性を制御するシステムであって、ターゲット（１４）に向け光を輻射する複数個のレーザダイオードと、入来する画像データストリーム（３２４）を受信及び解析することでそのストリーム（３２４）中の正値を表す画像データ値生起指標（４２４）を導出するデータストリームアナライザ（４０８）と、レーザダイオードにおける電流強度（４２８）をその画像データ値生起指標（４２４）に従い制御する発光パワースタビライザ（４１２）と、を備える。
2012519979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のレーザダイオードと、
個々のレーザダイオード向けの画像データを含む画像データストリームをレーザダイオード毎に解析することでそのダイオードのデューティサイクルを調べ、その結果に基づきそのダイオードにおける温度変化を予想するデータストリームアナライザと、
個々のレーザダイオードに流れる電流をそのダイオードに関する温度変化の予想に従い制御する発光パワースタビライザと、
を備える発光パワー安定化レーザダイオードアレイ。
【請求項２】
ターゲットに向け光を輻射する複数個のレーザダイオードと、
入来する画像データストリームを受信及び解析することでそのストリーム中の正値を表す画像データ値生起指標を導出するデータストリームアナライザと、
レーザダイオードにおける電流強度をその画像データ値生起指標に従い制御する発光パワースタビライザと、
を備え、デューティサイクルに基づき予測可能なジャンクション温度変化を呈しつつ発光するレーザダイオードの発光パワー安定性を制御するシステム。
【請求項３】
個々のレーザダイオード向けのデータを含むデータストリームに従いそのダイオードに係る画像データ値生起指標を導出するデータストリームアナライザと、
個々のレーザダイオードに流れる電流をそのダイオードに係る画像データ値生起指標に従い制御する発光パワースタビライザと、
を備え、温度変化に応じた発光パワー変動を呈しつつ発光するレーザダイオードからなるアレイの発光パワー出力を制御するシステム。
【請求項４】
請求項２記載のシステムであって、上記ターゲットがコンピュータ製版システム即ちＣＴＰシステムであるシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムであって、上記画像データストリームが、ターゲット上に発現させるべき画像を表すストリームであるシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムであって、上記画像データストリームが、中間調データを表すストリームであるシステム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムであって、個々のレーザダイオードを作動させる画像データストリームに従い、そのダイオード及びそれに隣接する１個若しくは複数個のレーザダイオードにおけるジャンクション温度変化を推定するシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムであって、上記レーザダイオードが垂直共振器面発光レーザ即ちＶＣＳＥＬであるシステム。
【請求項９】
請求項２記載のシステムであって、上記データストリームアナライザが、イメージングに使用すべき画像データを表す画像データ値生起指標をイメージングプロセスに先立ち複数通り導出するシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のシステムであって、上記データストリームアナライザが、入来する画像データストリームに関する画像データ値生起指標をイメージングプロセス中に導出するシステム。
【請求項１１】
請求項２記載のシステムであって、上記データストリームアナライザが、入来するデータストリームに関する画像データ値生起指標をイメージングプロセス中に導出するシステム。
【請求項１２】
入来するデータストリームを解析することでそのストリーム中の正値を表す単位時間当たりの画像データ値生起指標を導出するステップと、
個々のレーザダイオードに流れる電流がその画像データ値生起指標に従い制御されるよう発光パワースタビライザを調整するステップと、
を有し、デューティサイクルに応じ予測可能なジャンクション温度変化ひいてはパワー変化が生じるレーザダイオードのパワー出力を制御する方法。
【請求項１３】
デューティサイクルに応じ予測可能なジャンクション温度変化ひいてはパワー変化を呈しつつ発光するレーザダイオードのパワーを制御するシステムを備え、そのシステムが、
ターゲットに向け光を輻射する複数個のレーザダイオードと、
入来するデータストリームを受信及び解析することでそのストリーム中の正値を表す単位時間当たりの画像データ値生起指標を導出するデータストリームアナライザと、
レーザダイオードに流れる電流をその画像データ値生起指標に従い制御する発光パワースタビライザと、
を有するコンピュータ製版用即ちＣＴＰ用イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザダイオードアレイ、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイの発光パワー安定性を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードの発光パワーは、基本的にはジャンクション温度とジャンクション電流で決定される。レーザダイオードを作動させ続けるとジャンクション温度が上昇し、それにつれ発光パワーが低下していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／１１６６６６号明細書（Ａ１）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／２８５４９１号明細書（Ａ１）
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０２８１９９号明細書（Ａ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
数ある用途のなかには、コンピュータ製版（ＣＴＰ）等のように、システムが稼働している限り発光パワーを一定に保つことが必要な用途もある。発光パワー変動を防ぐには、発光パワーかジャンクション温度を検出し、電流変調を通じ発光パワー変動を補正する機能を、そのシステムに設けるべきであろう。
【０００５】
ただ、発光パワーを連続検出すると光路が攪乱されてしまう。従って、アレイをなすレーザダイオードのジャンクション温度を正確に計測し、多々ある発光器における発光パワーをその結果に従い制御することは事実上不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに、本発明の一実施形態に係る装置は、ターゲットに向け光を輻射する複数個のレーザダイオードと、入来する画像データストリームを受信及び解析することでそのストリーム中の正値を表す画像データ値生起指標を導出するデータストリームアナライザと、レーザダイオードにおける電流強度をその画像データ値生起指標に従い制御する発光パワースタビライザと、を備え、デューティサイクルに基づき予測可能なジャンクション温度変化を呈しつつ発光するレーザダイオードの発光パワー安定性を制御するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ＣＴＰ用イメージングヘッドを示す模式図である。
【図２】機械アセンブリに装着されたレーザダイオードアレイを示す模式図である。
【図３】レーザダイオードアレイ電流を制御する回路を示す模式図である。
【図４】画像データストリームに従いレーザダイオードを制御する回路を示す模式的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の構成要素を例示を以てより明瞭に示すため、別紙図面を参照し本発明の諸実施形態に関し詳細に説明する。本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）であれば、本発明の実施形態を示す図面と併せその説明を一読し、上述のものを含め本発明の目的、構成及び効果を理解することができよう。一貫した記述とするため以下の詳細な説明では様々な細部に立ち入るが、本発明をそうした細部にこだわらず実施できることはいわゆる当業者にとり自明なことであろう。また、理解の妨げにならないよう周知な方法、手順、要素及び回路については詳示を省いてある。
【０００９】
これから示す実施形態では、発光器たるレーザダイオードそれぞれのジャンクション温度を、そのダイオード及びそれに隣接するダイオードの平均的な作動デューティサイクルに基づき予測する、という手法を使用している。
【００１０】
図１に、レーザ光源を利用したＣＴＰ用のイメージングシステム１０の一般的構成を示す。このシステム１０は回転ドラム１２に付設されており、そのドラム１２の表面には印刷版１４が装着されている。ドラム１２は位置決めコントローラ２２による制御下で回転し、版１４もそれにつれて回転する。ドラム１２の回転方向２６のことを「ファーストスキャン方向」と呼ぶ。このシステム１０では、印刷の単位となるスワスを適宜拡縮させることができる。
【００１１】
イメージングヘッド１６は複数個のレーザ光源からなるアレイを有しており、ドラム１２に対し位置決めできるよう光学ヘッドプラットフォーム１８に連結されている。プラットフォーム１８の可動方向は横方向、即ちドラム１２の回転軸と同じ方向２８である。この方向２８のことを「スロースキャン方向」と呼ぶ。ヘッド１６によるスワス単位の印刷は、ファーストスキャン方向２６やスロースキャン方向２８に対し平行な動きで行うことも可能であるが、方向２６，２８双方に沿い螺旋状に行うのが普通である。
【００１２】
位置決めコントローラ２２は、ドラム１２の回転速度及び光学ヘッドプラットフォーム１８の位置を制御する。ドラム１２の回転、プラットフォーム１８の移動又はその双方をコントローラ２２で制御することにより、印刷版１４の表面にあるほぼ全ての点に随時レーザ光を到達させることができる。
【００１３】
レーザコントローラ２０は、イメージングヘッド１６に備わる複数個のレーザ光源を制御するため、供給される画像データ２４に従いそれらの光源を変調する。位置決めコントローラ２２は、レーザ光源のアレイが印刷版１４に対し正しい位置を占めているとき個々のレーザ光源が対応する画像データに従い駆動されることとなるよう、レーザコントローラ２０にタイミング信号を供給する。レーザコントローラ２０としては、例えば、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、一体型プロセッサ、一体型マイクロコントローラ等のコンピュータを用いることができる。
【００１４】
図２に、除熱部材２１２を有する機械アセンブリ２０８に装着された複数個のレーザダイオード２０４を示す。そのジャンクション温度は、発現させたい画像を示すディジタルデータのコンテンツに応じ上下する。あるダイオード２０４に係る画像データにおける単位時間当たり「０」値データ個数が減少すると、その発光器の作動時間が延びてダイオード２０４のジャンクション温度が上昇する。ジャンクション温度が上昇するとそのダイオード２０４の発光パワーが減少する。従って、供給する電流の強度を増大させ発光パワーを安定化することで、印刷版に発現する像を安定化することができる。
【００１５】
そのため、本実施形態では次の諸ステップが実行される。
【００１６】
１．まず、温度変化ΔＴを推定する。例えば、発光器のデューティサイクルＳｔａｔｅに関する加重平均
ΔＴn＝β・ΔＴn-1＋（１−β）・Ｓｔａｔｅn
を導出する。パラメタβ（０＜β＜１）は、このシステムで作動中のレーザダイオードで発生しその周囲に吸収された熱エネルギが解放されるまでに、最大でどれだけの時間がかかるかを示す指標値である。
【００１７】
Ｓｔａｔｅnは個々の画素に係る画像データ値を表している。Ｓｔａｔｅn＝０なら、対応するレーザダイオードが作動しないためその画素は版上に発現しない。Ｓｔａｔｅn＞０なら、対応するレーザダイオードが作動し発光パワーがＳｔａｔｅn相当値になる。イメージング装置のなかには、個々の画素に係る画像データ値が「０」と「１」の二値しかないものもあれば、より多値のもの、例えば「０」〜「１５」の１６値を使用するものもある。
【００１８】
温度変化推定値ΔＴnは発光器毎に導出される。この値はタイムスロットｎ、例えば１μｓｅｃ長のタイムスロットにてジャンクションに吸収される熱量の指標であり、局所的な温度変化に比例している。ジャンクション温度は、通常、そのレーザダイオードが作動を停止してから約３〜４ｍｓｅｃ経過すると定格値に復帰する。
【００１９】
２．次に、温度変化の影響が補償されるよう発光器電流の強度を設定する。例えば、レーザダイオード毎に定めた補正係数αを用い、温度変化に比例するよう発光器電流の増分
ΔＩ＝｛（ｄＰ／ｄＴ）／（ｄＰ／ｄＩ）｝・ΔＴ＝α・ΔＴ
を導出・設定する。この式に示すように、係数αは、ジャンクション温度による発光パワーの微分値と、発光器電流による発光パワーの微分値と、の比に比例している。
【００２０】
３．そして、電流値を周期的に更新する。この更新は、パラメタβに係る時間に比べ十分に短い周期で実行するのが望ましい。
【００２１】
隣接発光器間熱クロストークが補償されるよう本実施形態を拡張することもできる。例えば、注目している発光器及びそれに隣接する発光器に関し温度変化推定値ΔＴnを導出し、それらの加重総和
ΔＴ＝ａ-1・（ΔＴn）(-1)＋ａ0・（ΔＴn）(0)＋ａ1・（ΔＴn）(1)
を求めることで、その発光器における温度変化ΔＴを推定すればよい。なお、パラメタβ及びａはウェハに応じて設定した方がよい。即ち、レーザダイオードアレイが別のウェハから得られたそれに交換されるたびに、パラメタβ及びａを調整するようにすべきである。
【００２２】
また、本実施形態を使用し発光パワー安定性を実現するに当たっては、発光器毎に補正係数αを推定しておく必要がある。この推定は
ａ）連続作動時に到達する温度に比べ十分に低いジャンクション温度Ｔ1になるよう作動時間を抑えて個々の発光器を作動させ、所定の発光パワーが得られるときの電流値Ｉ1を計測する；
ｂ）連続作動時に到達するジャンクション温度Ｔ2になるよう作動時間を延ばして個々の発光器を作動させ、同じ発光パワーが得られるときの電流値Ｉ2を計測する；
ｃ）そして、次の式に従い発光器毎に係数αを推定する；
という三段階で実行するのが望ましい。
【００２３】
図３に、レーザダイオード用の電気回路３１６の一般的構成を示す。この回路３１６には画像データストリーム３２４が供給されている。正値（「０」値より大きい値）を有する画像データが入来すると回路３１６は開き、ＰＮジャンクション３１２から光子３２０が輻射される。
【００２４】
図４に、本実施形態に係る装置のブロック構成を示す。画像データ発生器４０４はデータストリームアナライザ４０８に画像データストリーム３２４、即ち印刷版１４上に発現させるべき画像を示す画像データを供給する。
【００２５】
データストリームアナライザ４０８は、そのデータストリーム３２４を解析して正値を探し、そのストリーム３２４における正値の生起指標４２４を導出し、導出した指標４２４を発光パワースタビライザ４１２に供給する。スタビライザ４１２は、レーザダイオード４１６における電流強度４２８をその指標４２４に従い制御する。
【符号の説明】
【００２６】
１０  イメージングシステム、１２  回転ドラム、１４  版、１６  イメージングヘッド、１８  光学ヘッドプラットフォーム、２０  レーザコントローラ、２２  位置決めコントローラ、２４  画像データ、２６  ファーストスキャン方向、２８  スロースキャン方向、２０４  レーザダイオード、２０８  レーザダイオード用機械アセンブリ、２１２  除熱部材、３０４  Ｐ、３０８  Ｎ、３１２  ＰＮジャンクション、３１６  電気回路、３２０  輻射された光子、３２４  画像データストリーム、４０４  画像データ発生器、４０８  データストリームアナライザ、４１２  発光パワースタビライザ、４１６  レーザダイオード、４２４  正値の生起指標、４２８  電流強度。
【図１】
2012519979.tif 000003
【図２】
2012519979.tif 000004
【図３】
2012519979.tif 000005
【図４】
2012519979.tif 000006
【国際調査報告】
2012519979.tif 000007
2012519979.tif 000008