(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に多数個配列された電気光学材料からなる印字用光シャッタ素子と、
前記印字用光シャッタ素子とは別に設置された電気光学材料からなるモニター用光シャッタ素子と、
印字モード実行時に前記印字用及びモニター用光シャッタ素子に電界を非反転及び反転させて印加する駆動手段と、
非印字モード時に前記モニター用光シャッタ素子に電界を印加してその半波長電圧を測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果に基づいて印字モード実行時での電界の非反転／反転比率を決定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする光シャッタ装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記モニター用光シャッタ素子に電界を非反転又は反転のいずれか一方で電圧値を連続的に変化させて印加し、半波長電圧を測定することを特徴とする請求項１記載の光シャッタ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された半波長電圧と前回測定された半波長電圧との電圧差に基づいて印字モード実行時での電界の非反転／反転比率を決定することを特徴とする請求項２記載の光シャッタ装置。
【請求項４】
前記測定手段は、前記モニター用光シャッタ素子に電界を非反転及び反転の双方でそれぞれ電圧値を連続的に変化させて印加し、半波長電圧を測定することを特徴とする請求項１記載の光シャッタ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記測定手段によって測定された電界非反転時の半波長電圧及び電界反転時の半波長電圧の電圧差に基づいて印字モード実行時での電界の非反転／反転比率を決定することを特徴とする請求項４記載の光シャッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光シャッタ装置、詳しくは、ＰＬＺＴ等の電気光学材料を光シャッタ素子として使用し、光記録媒体上に画像を書き込む光シャッタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】
従来、銀塩感材を用いた印画紙やフィルム、あるいは電子写真用感光体に画像（潜像）を印字するのに、電気光学効果を有する材料であるＰＬＺＴからなる光シャッタ素子を用いて光を１画素ずつオン／オフ制御する固体走査型の光シャッタ装置が種々提案されている。
【０００３】
この種の固体走査型の光シャッタ装置では、ＰＬＺＴからなる光シャッタ素子に電圧を印加することでＰＬＺＴが複屈折を生じ、前段に配置された偏光子を通じて素子に入射した光が後段に設置された検光子から出射する。このとき、偏光子と検光子はクロスニコルに配置され、かつ、各偏光面が光シャッタ素子へ印加される電界方向に対して４５°になるように配置されている。図８は光シャッタ素子の駆動電圧と透過光量の関係を示す。曲線Ａが初期特性を示し、透過光量が最大になる半波長電圧ＶＨで駆動する。
【０００４】
ところで、光シャッタ素子は立体構造とされ、一側面に共通電極を形成すると共に他側面に個別電極を形成し、通常は共通電極を接地し、個別電極に画像データに応じて電圧を印加すること（非反転電界）で光を透過させている。一方、個別電極を接地し、共通電極に電圧を印加すること（反転電界）で光シャッタ素子を駆動することもできる。
【０００５】
従来の光シャッタ装置では、非反転電界及び反転電界のいずれかで光シャッタ素子を駆動し続けると、半波長電圧ＶＨがシフトする履歴現象が発生し、透過光量が低下するという問題点を有している。例えば、図８の曲線Ａに示す初期特性は、１時間駆動すると曲線−Ｂに示すように変化し、１０時間駆動すると曲線−Ｃに示すように変化する。即ち、半波長電圧ＶＨは−△ＶＢ，−△ＶＣだけシフトし、透過光量はそれぞれ−△ＩＢ，−△ＩＣだけ低下してしまう。
【０００６】
図９は、非反転電界（＋側）、反転電界（−側）それぞれの電界下で測定した例である。Ｖ−Ｉ曲線Ａは初期状態での測定例で、非反転（＋側）／反転（−側）ともほぼ同じ半波長電圧となっている。同じ光シャッタ素子に非反転電界（＋側）を印加し続けて動作させた後同様に測定したのがＶ−Ｉ曲線−Ｂ，−Ｃである。非反転電界を印加した場合，Ｖ−Ｉ曲線は動作させた時間に伴って−側にシフトする。従って，Ｖ−Ｉ曲線−Ｃの方が−Ｂより長時間動作させている。
【０００７】
次に、反転電界（−側）を印加し続けて動作させた後測定したのがＶ−Ｉ曲線＋Ｂ，＋Ｃである。この場合は、非反転電界印加の場合とは逆に＋側にシフトし、そのシフト量は同様に長時間動作させるほど大きくなる。
【０００８】
以上の如く、半波長電圧のシフト量は駆動時間が増加するに伴って大きくなる。通常、印字モード実行時に各光シャッタ素子はランダムに駆動され、電圧が印加される時間は光シャッタ素子ごとに異なる。従来は、非反転電界の印加のみであり、駆動頻度の高い光シャッタ素子は光量が低下し、主走査方向において光量のばらつきが増加していた。
【０００９】
そのため、本出願人は、特開平５−１８８３３５号公報に記載されているように、一定の印字周期ごとに電界印加方向を反転させることを含む駆動方法を提案した。しかし、単に電界印加方向を均等な割合で反転させたとしても、半波長電圧のシフトを完全に抑えることはできないことが判明した。図１０は一定の印字周期ごとに電界を非反転／反転に切り換えて駆動した場合でも、半波長電圧が△ＶＣだけシフトすることを示している。その理由は必ずしも明らかではないが、ＰＬＺＴチップ自体の不均一性や加工歪に起因すると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、連続駆動時での半波長電圧のシフト量を最小限に抑え、常時一定の光量を得ることのできる固体走査型の光シャッタ素子を提供することにある。
【００１１】
【発明の構成、作用及び効果】
以上の目的を達成するため、本発明に係る光シャッタ装置は、走査方向に多数配列された電気光学材料からなる印字用光シャッタ素子と、これらの印字用光シャッタ素子とは別に設置された電気光学材料からなるモニター用光シャッタ素子と、印字モード実行時に前記印字用及びモニター用光シャッタ素子に電界を非反転及び反転させて印加する駆動手段と、非印字モード時に前記モニター用光シャッタ素子に電界を印加してその半波長電圧を測定する測定手段と、この測定手段の測定結果に基づいて印字モード実行時での電界の非反転／反転比率を決定する制御手段とを備えている。
【００１２】
本発明においては、印字モード実行時にモニター用光シャッタ素子に印字用光シャッタ素子と同じように電界を非反転及び反転させて印加し、非印字モード時にモニター用光シャッタ素子の半波長電圧を測定し、その測定結果を次回の印字モード実行時の非反転／反転比率にフィードバックする。即ち、電界印加方向を一定の印字周期ごとに反転させて履歴現象の発生を予防し、さらに非反転／反転比率を所定の時期に補正することで履歴現象をより小さく抑え、連続駆動時における光量の低下を極力防止し、長期にわたって安定した高品質の画像を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光シャッタ装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
（全体構成）
まず本発明の一実施形態である光シャッタ装置の全体構成を図１に示す。この装置は、光源（ハロゲンランプ）１と、光ファイバアレイ２と、偏光子３と、光シャッタモジュール４と、検光子５とで構成されている。光ファイバアレイ２は多数の光ファイバ単体を集束したもので、光源１から放射された光は入射端２ａを照射し、他端２ｂから直線状に出射する。偏光子３と検光子５はクロスニコルに配置され、かつ、各偏光面が光シャッタ素子へ印加される電界方向に対して４５°になるように配置されている。
【００１５】
光シャッタモジュール４は、スリット状の開口を有するセラミック製あるいはガラス製の基板上に、ＰＬＺＴからなる複数の光シャッタチップを並べたもので、各光シャッタチップには１画素に対応する多数の光シャッタ素子が形成されている。図２に示すように、光シャッタ素子４１は２列に配置され、各素子４１が１画素ずつ千鳥状に形成され、２列で主走査方向に１ラインの画像を形成する。ＰＬＺＴは、よく知られているように、カー定数の大きい電気光学効果を有する透光性のセラミックスであり、偏光子３で直線偏光された光は、光シャッタ素子４１への電圧のオンによって偏光面の回転を生じ、検光子５から出射される。電圧オフ時には偏光面は回転することなく、このような透過光は検光子５でカットされる。
【００１６】
即ち、各光シャッタ素子への電圧のオン／オフで透過光のオン／オフが生じ、検光子５から出射された光は図示しない結像レンズを介して感光体ドラム９上で結像し、ドラム９上に静電潜像を形成する。前記光シャッタ素子は画像データに従って１ラインずつオン／オフ制御され（主走査）、この主走査と感光体ドラム９の一方向の回転（副走査）速度を同期させることで、ドラム９上に２次元の画像が形成される。
【００１７】
さらに、本実施形態においては、前述した印字用光シャッタ素子の一端に隣接した感光体ドラム９を照射しない位置にモニター用光シャッタ素子を設け、これらのモニター用光シャッタ素子の透過光量をフォトセンサ７で検出するようにした。その詳細については後述する。
【００１８】
（制御部）
本光シャッタ装置は、図１に示すように、メモリ１２を備えたＣＰＵ１１を中心として制御される。この制御部は、概略、高電圧発生回路１３、モジュール駆動回路１４、画像メモリ１５によって構成されている。メモリ１２はＣＰＵ１１のワークエリアであり、その一部はフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリで構成されている。さらに、前記フォトセンサ７で検出された光量（アナログ値）はＡ／Ｄコンバータ８でデジタル値に変換され、ＣＰＵ１１に入力される。
【００１９】
モジュール駆動回路１４の詳細は図２に示すとおりであり、シフトレジスタ３１、ラッチ回路３２、ゲート回路３３、高電圧ドライバ３４、共通電極駆動回路３５によって構成されている。各光シャッタ素子４１の個別電極４３は高電圧ドライバ３４に接続され、共通電極４２は共通電極駆動回路３５を介して接地されている。高電圧ドライバ３４及び共通電極駆動回路３５は、図３に示すように、二つのスイッチング素子４５，４６及び４７，４８を有し、素子４５，４８がオン状態のとき、光シャッタ素子４１に非反転電界が印加される。一方、素子４６，４７がオンされると光シャッタ素子４１に反転電界が印加される。
【００２０】
図２において、１ラインの画像データはシフトクロックに同期してシフトレジスタ３１に転送され、ラッチ信号のオンによってラッチ回路３２にラッチされる。画像データは、ゲート信号がオンのときに反転信号がオフであればそのままの状態で高電圧ドライバ３４に転送され、反転信号がオンであれば反転した状態で高電圧ドライバ３４に転送される。高電圧ドライバ３４は非反転時には個別電極４３に駆動電圧を出力し、反転時には個別電極４３を接地する。共通電極駆動回路３５は非反転時には共通電極４２を接地し、反転時には共通電極４２に駆動電圧を出力する。
【００２１】
図４は以上の動作を示すタイミングチャートであり、反転信号は１ラインを印字するごとにオン／オフが切り換えられる。図４のタイミングチャートは非反転／反転比率を５０／５０として示している。通常、この比率で電界の非反転／反転を切り換えることで光シャッタ素子の半波長電圧のシフトをある程度の範囲に抑えることが可能である。しかし、本実施形態では非反転／反転比率を調整することでさらにシフト量を抑え、連続駆動時における透過光量の低下を防止するようにした。
【００２２】
即ち、高電圧発生回路１３はＣＰＵ１１からの指示に基づいて任意の電圧を発生し、その電圧は光シャッタ素子へ印加される。印字モードが実行されるとき、印字用光シャッタ素子は所定の非反転／反転比率で、かつ、画像データに基づいて駆動される。同時に、モニター用光シャッタ素子は印字用光シャッタ素子と同じ非反転／反転比率で、かつ、継続して駆動される。所定枚数の印字が終了すると、モニター用光シャッタ素子を０Ｖから半波長電圧を超える値まで連続的に可変する電圧で駆動し、その出射光量をフォトセンサ７で検出する。このときの光量検出状態は図５に示すとおりであり、光量が最大値となる電圧が半波長電圧である。このとき、共通電極を接地して測定すれば非反転電界の下における半波長電圧を得ることができ、個別電極を接地して測定すれば反転電界の下における半波長電圧を得ることができる。
【００２３】
（制御方法）
モニター用光シャッタ素子の半波長電圧を測定して次回の印字モード実行時での非反転／反転比率へフィードバックする制御方法としては以下に示す第１及び第２の制御方法が考えられる。
【００２４】
（第１の制御方法、図６参照）
第１の制御方法は、モニター用光シャッタ素子に電界を非反転又は反転のいずれか一方で印加し、測定された半波長電圧と前回測定された半波長電圧との電圧差ΔＶ１に基づいて次回の印字モード実行時での非反転／反転比率を決定する。
【００２５】
即ち、図６に示すように、電源が投入されると、ステップＳ１で所定の初期化を処理した後、ステップＳ２でモニター用光シャッタ素子をオンして半波長電圧を測定し、その測定された電圧値をステップＳ３で高電圧発生回路１３に設定する。非反転／反転比率はステップＳ１の初期化で予め５０／５０にセットされる。但し、５０／５０にセットするのは、装置に全く始めて電源を投入したときであり、前回の比率がメモリ１２に記憶されていれば、その比率をセットする。
【００２６】
次に、ステップＳ４で印字モードが実行される。このときは、初期設定された比率で光シャッタ素子を非反転及び反転に切り換えて駆動する。印字用光シャッタ素子は画像データに基づいて駆動され、モニター用光シャッタ素子は印字期間中継続して駆動される。印字モードが終了すると、ステップＳ５で印字枚数が所定枚数に達したか否かを判定し、所定枚数に達するごとに、以下の補正用ステップＳ６〜Ｓ１０を処理する。
【００２７】
即ち、ステップＳ６でモニター用光シャッタ素子の半波長電圧を測定し、前回測定された（メモリ１２に記憶されている）半波長電圧と今回測定された半波長電圧との電圧差ΔＶ１を演算する。次に、ステップＳ７，Ｓ８で電圧差ΔＶ１と閾値Ｖｔｈ１，−Ｖｔｈ１とを比較する。閾値Ｖｔｈ１，−Ｖｔｈ１は次回の印字モード実行時での非反転／反転比率変更の基準となる所定の値であり、０．１〜１Ｖ程度が適当である。
【００２８】
電圧差ΔＶ１がＶｔｈ１よりも大きければ（ステップＳ７でＹＥＳ）、即ち、半波長電圧のシフト量がマイナス側へ閾値Ｖｔｈ１を超えると、ステップＳ９で反転電界の割合を一定量増加させる。一方、電圧差ΔＶ１が−Ｖｔｈ１よりも小さければ（ステップＳ８でＹＥＳ）、即ち、半波長電圧のシフト量がプラス側へ閾値−Ｖｔｈ１を超えると、ステップＳ１０で反転電界の割合を一定量減少させる。電圧差ΔＶ１がＶｔｈ１と−Ｖｔｈ１の間にあれば非反転／反転比率は変更しない。ステップＳ９，Ｓ１０での増減率は光シャッタ装置自体の特性や測定頻度等に応じて異なるが、１〜５％程度が適当である。
【００２９】
以上の如く、ステップＳ３で設定された半波長電圧、ステップＳ９，Ｓ１０で決定された非反転／反転比率はメモリ１２に記憶され、ステップＳ４での印字モード実行時にこれらの数値が読み出されて光シャッタ素子が駆動される。また、非反転／反転比率は所定枚数の印字終了ごとに更新され、連続駆動時における光量の低下が極力防止される。
【００３０】
（第２の制御方法、図７参照）
第２の制御方法は、モニター用光シャッタ素子に電界を非反転及び反転の双方で印加し、それぞれ測定された半波長電圧の電圧差ΔＶ２に基づいて次回の印字モード実行時での非反転／反転比率を決定する。
【００３１】
即ち、図７に示すように、電源が投入されると、ステップＳ２１で所定の初期化を処理する。ここでの初期化は前記ステップＳ１と同じ処理であり、非反転／反転比率も、新規には５０／５０、又はメモリ１２に記憶されている前回の比率をセットする。
【００３２】
次に、ステップＳ２２で非反転及び反転でモニター用光シャッタ素子の半波長電圧をそれぞれ測定し、両者の電圧差ΔＶ２を演算する。次に、ステップＳ２３で前記半波長電圧の中間値を高電圧発生回路１３に設定する。さらに、ステップＳ２４，Ｓ２５で前記電圧差ΔＶ２と閾値Ｖｔｈ２，−Ｖｔｈ２とを比較する。電圧差ΔＶ２がＶｔｈ２よりも大きければ（ステップＳ２４でＹＥＳ）、即ち、半波長電圧がマイナス側にシフトしていると、ステップＳ２６で反転電界の割合を一定量増加させる。一方、電位差ΔＶ２が−Ｖｔｈ２よりも小さければ（ステップＳ２５でＹＥＳ）、即ち、半波長電圧がプラス側にシフトしていると、ステップＳ２７で反転電界の割合を減少させる。電圧差ΔＶ２がＶｔｈ２と−Ｖｔｈ２の間にあれば非反転／反転比率は変更しない。
【００３３】
以上の如く、ステップＳ２３で設定された半波長電圧、ステップＳ２６，Ｓ２７で決定された非反転／反転比率はメモリ１２に記憶され、次のステップＳ２８での印字モード実行時にこれらの数値が読み出されて光シャッタ素子が駆動される。そして、ステップＳ２９で所定枚数の印字が終了したと判定されるごとに、ステップＳ２２〜Ｓ２７が処理され、これらの数値が更新され、連続駆動時における光量の低下が極力防止される。
【００３４】
この第２の制御方法における閾値Ｖｔｈ２，−Ｖｔｈ２及び反転電界の増減率は前記第１の制御方法と同様の基準で設定され、閾値Ｖｔｈ２，−Ｖｔｈ２は０．１〜１Ｖ程度が適当であり、増減率は１〜５％程度が適当である。
【００３５】
（他の実施形態）
なお、本発明に係る光シャッタ装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更可能である。
特に、モニター用光シャッタ素子の半波長電圧を検出する手段の構成や図６及び図７に示した制御方法は任意である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である光シャッタ装置及びその制御部を示す概略構成図。
【図２】光シャッタモジュールの駆動回路を示すブロック図。
【図３】前記駆動回路中の高電圧ドライバと共通電極駆動回路を示すブロック図。
【図４】前記駆動回路の動作を示すタイミングチャート図。
【図５】光シャッタ素子の半波長電圧の測定を説明するためのグラフ。
【図６】第１の制御方法を示すフローチャート図。
【図７】第２の制御方法を示すフローチャート図。
【図８】光シャッタ素子の駆動電圧と透過光量との関係を示すグラフ。
【図９】光シャッタ素子の駆動電圧と透過光量との関係を示すグラフ。
【図１０】非反転／反転比率を５０／５０とした場合の半波長電圧のシフトを示すグラフ。
【符号の説明】
１…光源
４…光シャッタモジュール
７…フォトセンサ
１１…ＣＰＵ
１３…高電圧発生回路
１４…モジュール駆動回路
４１…光シャッタ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003582374.tif 000008
【図８】
0003582374.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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