(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高速、高精度、完全な同期関係を有するより安価な２次元光走査装置を実現する。【解決手段】記録電界印加手段による駆動信号が与えられ、光を入力した光導電体の光電変換作用によって、双安定性を有する電気光学媒体（カイラルスメクチック液晶）が状態遷移し、画像入力手段は、記録電界印加手段に同期した２次元光走査装置によって画像入力し、記録電界印加手段の駆動信号は、１フレーム６０４中に消去信号６０５、書き込み駆動信号６０６を有する交流信号であり、この１フレーム６０４中に、消去信号６０５が与えられる期間、画像入力に同期した書き込み駆動信号６０６が与えられる期間及び保持期間６０７を有する。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電体と電気光学媒体を有する電気光学効果型２次元空間光変調器、該２次元空間光変調器への交流の記録電界印加手段、前記光導電体に画像光を入力する画像入力手段を有する画像形成装置において、
前記２次元空間光変調器は、前記記録電界印加手段による駆動信号が与えられ、光を入力した前記光導電体の光電変換作用によって、前記電気光学媒体が状態遷移する電気光学型２次元空間光変調器であって、
前記画像入力手段は、前記記録電界印加手段に同期した２次元光走査装置によって画像入力し、
前記記録電界印加手段の駆動信号は、１フレーム中に消去信号、書き込み駆動信号を有する交流信号であり、該１フレーム中に、前記消去信号が与えられる期間、画像入力に同期した書き込み駆動信号が与えられる期間及び保持期間を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記書き込み駆動信号は、書き込みに対応する一方の極性の周期が前記画像入力手段からの画像入力に同期している
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記消去信号は、消去光が照射されている状態で、前記書き込み駆動信号の書き込みに対する極性と反対の極性である
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記消去信号は、消去光が照射されている状態で、前記電気光学媒体が状態遷移するに十分な波高値を有する
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記保持期間における前記記録電界印加手段は、高インピーダンスあるいは解放状態で保持される
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記保持期間の直前に前記電気光学媒体はどちらか一方の状態に遷移し、保持される
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザービームを２次元走査する光走査装置、および画像形成装置に関し、さらに詳しくは光学的に入力、２次元画像の形成装置及びその記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置は、特開昭５９−２１６１２６に開示される電子的な装置、あるいは被変調媒体にサーモプラスティクを使用する装置であった。また、ＳＩＤ　８７　ＤＩＧＥＳＴ　ｐ．３６７（１９８７）やＳＩＤ　８５　ＤＩＧＥＳＴ　ｐ．２６０（１９８５）に記載されるようにスメクティツクＡ（以下、Ｓ　ｍ　Ａと略記する）液晶を用いたライトバルブの画像を感光紙や感光体に記録するものであった。
【０００３】
さらに従来の２次元走査装置は、ＮＨＫ技術研究ｖｏｌ．２７，ＮＯ．１，Ｐ．２０（１９７５）に記載の装置のように像面の湾曲の補正、多面鏡の面倒れ補正、等速走査補正を水平偏向、垂直偏向各々について行なうため、精度の高いアナモルフィックなレンズを多数必要としたものであった。またガルバノミラ−によるベクタースキャンタイプのものでは、像面の湾曲補正のための特別な焦点補正手段を必要とした。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光学画像記憶装置には入力画像の記憶作用を電子的に制御できない、熱光学効果を使うものが多く、画像の形成に時間がかかるという課題があった。また駆動においては電気光学媒体の劣化を招く課題があった。さらに画像入力においては簡便で精度の高い画像入力手段がないという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、光入力を光導電体に照射すること、新しい駆動方法によって、高速に高精度の画像を形成し、さらにディスプレイ、プリンター等の高機能化を目的とするものである。さらに簡便で、高品質なラスターを与える２次元光走査装置、およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、光導電体と電気光学媒体を有する電気光学効果型２次元空間光変調器、該２次元空間光変調器への交流の記録電界印加手段、前記光導電体に画像光を入力する画像入力手段を有する画像形成装置において、前記２次元空間光変調器は、前記記録電界印加手段による駆動信号が与えられ、光を入力した前記光導電体の光電変換作用によって、前記電気光学媒体が状態遷移する電気光学型２次元空間光変調器であって、前記画像入力手段は、前記記録電界印加手段に同期した２次元光走査装置によって画像入力し、前記記録電界印加手段の駆動信号は、１フレーム中に消去信号、書き込み駆動信号を有する交流信号であり、該１フレーム中に、前記消去信号が与えられる期間、画像入力に同期した書き込み駆動信号が与えられる期間及び保持期間を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００７】
前記書き込み駆動信号は、書き込みに対応する一方の極性の周期が前記画像入力手段からの画像入力に同期していることを特徴とする。
【０００８】
前記消去信号は、消去光が照射されている状態で、前記書き込み駆動信号の書き込みに対する極性と反対の極性であることを特徴とする。
【０００９】
前記消去信号は、消去光が照射されている状態で、前記電気光学媒体が状態遷移するに十分な波高値を有することを特徴とする。
【００１０】
前記保持期間における前記記録電界印加手段は、高インピーダンスあるいは解放状態で保持されることを特徴とする。
【００１１】
前記保持期間の直前に前記電気光学媒体はどちらか一方の状態に遷移し、保持されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は本発明の画像形成装置の構成図である。１２０はそこで用いた電気光学効果型ライトバルブ（以下、ＰＡＬＶと称する）である。双安定性を有する電気光学媒体であるカイラルスメクテイクＣ液晶１０１は、（以下、Ｓ　ｍ　Ｃ＊液晶と称する）光導電体１０２を通して電極１０３の問にかけられる電界によって双安定状態を制御される。電界は記録電界印加手段１０６から透明電極１０３に与えられている。１０４は画像入力手段１０５から光導電体に入力した画像光である。また１０７は記録された画像の読み出し手段を構成する偏光ビームスプリッター（以下ＰＢＳと称する）であり、読み出し光１０８と画像光１０９を分離する。この読みだし光を感光媒体１３０に照射して記録する。
【００１４】
この実施例では感光媒体上に投影光学系を用いてＰＡＬＶ像を結像させた。こうしてプリンター、ハードコピー装置が実現される。感光媒体としてはＳＩＤ　８７　ＤＩＧＥＳＴ　ｐ．３６７（１９８７）に記載の物を用いたが、ＳＩＤ　８５　ＤＩＧＥＳＴ　ｐ．２６０（１９８５）に記載の媒体やドライシルバー紙等も用いることができる。ここで感光媒体のかわりにスクリーンを設置すればディスプレイ装置となる。また１１０は読み出し光に対し光導電体が影響を受けるのを避ける為の読み出し光分離手段、１１１は透明基板である。表１に本実施例の詳細な構成を示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
配向膜として斜方蒸着膜を用いることにより液晶分子は基板表面からおよそ３０度傾いて配向する。本実施例では基板法線より８５度傾いた方向から蒸暑を行なった。これにより正の屈折率異方性（Δｎ）を有する液晶分子を用いた際には見かけのΔｎ・ｄは小さくなる（ｄは液晶層の厚さである）。そのため見かけのΔｎ・ｄを大きくしてコントラストの最適化を図るとｄを大きく、すなわち液晶層を厚くすることができる。このため従来の有機高分子配向膜を用いた場合ではｄ＝１μｍ程度に最適条件があったが、本発明ではｄ＝２μｍ程度に最適条件を見いだすことができた。
【００１７】
また、図２のライトバルブの断面図に示すように、液晶分子２０１は傾いて存在するため、光が基板２０２に垂直方向から入射した場合の見かけのダイレクターの開き角θｍ（θｍは真の開き角θ２０３よりも大きい）は大きくなり明るさ及びコントラストを向上させることができるのである。２枚の基板の組合せ方は図２に示したように蒸者方向２０４が互いに逆平行になるようにした。しかし、これは必ずしも両基板に形成する必要はない。また斜方蒸着膜の材料としては他にも絶縁性物質で蒸着できるものなら同様に機能する。
【００１８】
なお、本実施例ではＰ　Ａ　Ｌ　Ｖを１定温度に保ち、液晶層の応答速度、配向性の制御を行なった。
【００１９】
次に表１に挙げた２次元走査したレーザービームの形成について説明する。図３はＸ−Ｙ方向にレーザービームを２次元走査し、Ｐ　Ａ　Ｌ　Ｖに画像入力を行ない、このＰ　Ａ　Ｌ　Ｖに形成された画像を感光媒体に記録する装置の側面図である。３０２は水平方向に書き込みビームを走査するポリゴンスキャナーであり、水平偏向面内をレンズ光軸方向に可動な直線移動鏡３０５と共にど−ムをＸ−Ｙ走査する。直線移動鏡の移動手投として本実施例では高精度のクロスローラーテーブルにボールネジを結合したサーボモーター３０９駆動を採用した。サーボモーターは位置検出手段であるエンコーダー出力によって位置ぎめを行なっている。
【００２０】
この移動手法として本実施例以外の制御可能な方法であれば、当然採用可能である。また３０８は書き込みビームを発生する半導体レーザー（以下、ＬＤと称する）、３０１は集光レンズ群である。３１０は被走査平面上におかれたＰＡＬＶである。３０３は偏光検出のための偏光ビームスプリッター、３０４は読みだし光である。ＰＡＬＶは被走査平面上に設置され、走査ビームはＰＡＬＶに点状結像し、走査ビームに従った画素が形成される。スクリーンや感光媒体３１１へはＰＡＬＶ像を結像して画像を写し込む。３０７はＰＡＬＶから読みだされた画像光である。
【００２１】
図４は制御システムも含む本発明の２次元光走査装置の斜視図である。４０１は水平走査の同期検出をする光検出器、４０２は垂直走査の同期検出器、４０３は制御回路である。垂直始点検出は機械的な位置検出法や、走査ビームのもれ光を利用した光検出法が用いられる。この２つの同期信号４０９に同期して、直線移動鏡駆動装置４０４へ走査信号が送られ、画像データ４０７が光ビーム変調手段４０６に送出される。これらの同期信号とＰＡＬＶの駆動信号、基準信号との同期方法については後述する。
【００２２】
次にＰＡＬＶを被走査平面上に設置すると、走査ビームはＰＡＬＶに点状結像し、走査ビームに従った画素が形成される。図４は集光レンズ群４１１に対し回転多面鏡偏向装置４１２が光源側に位置するいわゆるプレオブジュクティブ走査光学系である。
【００２３】
光ビーム発生手段４０６から発生した光ビームは回転多面鏡偏向装置４１２によって水平方向に偏光される。次に面倒れ補正と集光のためのレンズ群４１１を経て直線移動鏡４１５に入射する。直線移動鏡で方向を曲げられたビームは、被走査平面４１６に点状結像する。図５は幾何的な関係図である。ここで、直線移動鏡４１５の傾射角（α／２）５０９と被走査平面の傾射角β５１０は、直線移動鏡の位置にかかわらず走査平面５０８に対する光路長が変わらないように（１）、（２）式のように設定されている。
Ｉｐ／ｓｉｎα＝Ｉｓ／ｓｉｎβ　　　…（１）
α＋２β＝π　　　　　　　　　　　　…（２）
ここでＩｐ　５０１は有効走査長
Ｉｓ　５０２は直線移動鏡の移動長である。
次の表２に、より具体的な主構成部品を示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表３はレンズ群の製造数値例である。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
この走査系に限らず、本実施例の水平走査光学系は一般的なものでよい。例えば特開昭５８−１３４６１８に記載の光学系、光学第策１０巻（１９８１）、第５号ｐ．３４８に記載の光学系等を用いることができる。また、回転多面鏡の面倒れ補正をこの走査光学系は実現できるため、水平走査ビームの上下ぶれを小さく抑えることができる。直線移動鏡の角度ぶれは、前述のクロスローラーテーブルをはじめ精度の高いスライダーを用いることによって水平走査ビーム間隔にほとんど影響がでない。本実施例では面倒れ補正光学系の特徴を活かすことができるため、極めて高精度なラスター画像を得られる特徴がある。
【００２８】
このレーザー走査システムは本発明のＰＡＬＶだけでなくＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２１，ｐ．３９２（１９７２）に記載されるようなＳｍｅｃｔｉｃ　Ａ液晶を用いたＰＡＬＶやＳＩＤ　７７　ｄｉｇｅｓｔ，Ｐ．１０６（１９７７）に記載されるようなＮｅｍａｔｉｃ液晶を用いたＰＡＬＶであっても同じように作用する。
【００２９】
次に画像をＰＡＬＶに記録する方法について述べる。本実施例では記録電界として画面走査と同期する交流電界を用い、これと同期して画像光を入力した。図６は典型的な駆動信号波形図である。Ｖ　ＰＡＬＶ　６０１はＰＡＬＶに印加される駆動電圧、ＬＤＳＩＧＮＡＬ　６０２は半導体レーザーの発光信号である。Ｖ　ＰＡＬＶはポリゴンスキャナーの走査周期（１Ｈ）６０３と同期した交流信号であり、１フレーム６０４の中に消去信号６０５、書き込み駆動信号６０６を有している。６０７は保持期間であり、保持期間は信号は与えられない。また６０８は１Ｈと同期を取るためのインデックス信号である。本実施例では表４に記載の仕様を用いた。
【００３０】
【表４】
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【００３１】
表４ではＶＰＡＬＶの周期、デューティを６ｋＨｚ、５０％と設定したが、ポリゴンスキャナーの走査周期と同期関係がとれ、かつＰＡＬＶ上の書き込み領域に有効に水平走査できる周波数、デューティであれば採用することができる。例えば、図７に示すように消去パルスを１周期相当、ＬＤＳＩＧＮＡＬのアクティブ期間をＶＰＡＬＶの負周期すべてに割り当てることもできる。これを使って書き込みの１連の基本動作について説明する。
【００３２】
先ず、消去期間ｔｅに消去信号を入力し、画面を消去する。消去パルスの波高値Ｖ　ｅは、レーザー光が照射されていない状態でも液晶分子の自発分極を反転させるに十分な波高値とする。次の書き込み期間ｔｌ〜ｔｎに波高値Ｖ　ｗの交流の記録電界（Ｖ　ｗは光パルスが印加された際に液晶分子を十分反転させられる波高値とする。）を印加し、記録電界が正極性の期間には画像に対応するように変調した光信号を入力し画像を記録する。つまりＶＰＡＬＶの正周期にＬＤＳＩＧＮＡＬが与えられると、Ｓ　ｍＣ＊液晶は負周期に対応するＳ１状態から正周期に対応するＳ２状態に遷移することができる。書き込み期間の終了後（期間ｔｈ）印加電圧を０Ｖとした。これがＬＤビームによって書き込まれる原理である。
【００３３】
また図８（ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように１走査線を書き込む時間ｔ　ｕの前後に記録電界ＶＰＡＬＶを交流化するための無効期間を設ける手法もある。これは必ずしも記録側の極性期間すべてにわたって書き込み光を与える必要はないためであり、交流駆動を維持するためである。図８では記録側の極性になった後に光信号が、入力されるまでに有限の期間（期間ｔｍ）を無効期間として設けた。つまり、ＶＰＡＬＶが記録側の極性になった後、ｔｍたってから変調した光信号ＬＤＳＩＧＮＡＬを入力し画像を記録する。
【００３４】
書き込みが終ると保持に移る。保持状態に置ける液晶の状態を安定化させるために、全画面の書き込み走査が終了した後に電極間を解放あるいは高インピーダンス状態とすることもできる。この時、記録電界はＶ　ｗに保ったまま電極間を高インピーダンス状態にすると、ＶＰＡＬＶの電位変化による過渡パルスが液晶層にかかるために生ずる状態遷移を防ぐことができる。さらに液晶の表示状態を一方の状態に揃えて高インピーダンス化すると次の表示を書き込む際に画面上に表示ムラができる、いわゆる残像を防止できる。
【００３５】なお消去には、書き込み時と反対の周期（この場合は負周期）に書き込みビ−ムを与える方法や、書き込みと逆極性の周期に消去光を与える方法がある。この場合には消去電圧を下げることができる。さらにこの消去メカニズムを利用すると部分消去、部分書き込みができる。部分消去は、消去光の書き込みを順に書き込み周期と逆極性の周期に画像要素を書き込むと実行できる。さらに部分書き込みは部分消去に引き続いて、書き込み周期に書き込み光を与えることによって行なわれる。この部分消去、部分書換えは全面消去、再書換えに比べ書き換え時間を短縮できる利点がある。
【００３６】
この消去方法を応用した記録方法を図９に示す。画面全体の消去は上述の方法で行なうことができる。書き込みは以下のように行なう。レーザー走査にともなうインデックス信号（図９（ａ）参照）に同期させて電極間には図９（ｂ）に示した記録電界波形を印加する。書き込み期間ｔｌ〜ｔｎに波高値Ｖ　ｗの交流の記録電界（Ｖ　ｗは光パルスが印加された際に液晶分子を十分反転させられる波高値とする。１番目のライン（記録期間ｔｌ）について説明する。この期間にはＶＰＡＬＶは負と正のパルスからなり、負のパルスに対しては画像のネガに対応するように変調した光信号（図９（ｃ）のデータ）を入力し、１走査の半分の画像を記録する。
【００３７】
次に、記録電界ＶＰＡＬＶが正極性になると、この期間には画像のポジに対応するように変調した光信号（図９（ｃ）のデータ　ａ）を入力し、残り半分の画像を記録する。その後レーザー光は次のラインを走査する。以下、記録期間ｔ２〜ｔｎについて同上の方法で記録される。つまり、この方法は同一走査線をいくつかの部分に分け、交互に負周期に対応するＳ１状態から正周期に対応するＳ２状態への遷移とＳ２状態からＳ１状態への遷移を対応させたものである。さらに走査線毎にこの二つの遷移を割り当てることもできる。この時のＶＰＡＬＶは走査線毎に信号をネガとポジを切り換える必要がある。この方法は走査時間を有効に使える利点がある。
【００３８】
次に２次元走査システムと駆動信号の同期システムについて説明する。図１０は本発明の２次元光走査装置の制御システムのブロック図である。前述したように光ビームの偏向、形状操作に加え、正確なラスター走査をするためには、図１０に示す制御システムを必要とする。フレームメモリーを有するコントローラー１００１は発振器１００２を有し、これはシステム全体を制御するクロックを発生する。
【００３９】
一方、水平走査周期の検出装置であるインデックスセンサー１００３からの水平走査検出信号１００４によってコントローラー内のＰＬＬ基準信号が与えられる。こうして水平走査に完全に同期したシステムクロックが原発振クロックから作られる。ここで用いたＰＬＬは、通常使われる比較器、低域通過フィルター、分周器からなるものである。回転多面鏡の回転数はブラシレスモーターの逆起電圧を検出し、ＰＬＬの比較器に加えられている。書き込まれる画像情報はフレームメモリーに随時蓄積され、システムクロックと同期して読みだされたシリアル信号１００７によって半導体レーザー１００５を変調する。１００６は半導体レーザーの駆動回路である。ＰＬＬのループを形成するためにコントローラーから回転多面鏡１０１０の回転制御信号１００８が出力される。
【００４０】
１００９は回転多面鋳モーターの駆動回路である。一方、ＰＡＬＶ１０１１はコントローラー１００１から水平走査に同期した駆動信号１０１２がＰＡＬＶ駆動回路１０１３に与えられる。またフレームに合わせてＹ走査を行なうサーボモーター１０１４の駆動回路１０１５にフレーム同期信号１０１６が与えられ、Ｙ走査もコントローラーによって同期関係が保たれる。なお破線１０１７はレーザービームを示す。この制御系によって２次元画像の形成が行なわれる。
【００４１】
次にビデオ信号と２次元光走査装置の同期関係を示す。図１１はシステムのブロック図である。フレームメモリー１１０２はビデオ信号１１０３、水平同期信号１Ｈ１１０４、垂直同期信号１Ｖ１１０５をコントローラー１１０１に送る。一方、インデックスセンサー１１０３からの水平走査検出信号１１０４は、回転多面鏡１１１０の回転数信号としてコントローラーに送られ、ＰＬＬの基準信号である水平同期信号１１０４と比較され回転多面鏡の駆動信号１１０８を制御する。こうして水平同期信号に完全に同期したレーザービームの水平走査が行なわれる。
【００４２】
ビデオ信号１１０３はレベル変換されシリアル信号となって半導体レーザー１１０５を変調する。１１０６は半導体レーザーの駆動回路である。ＰＬＬのループを形成するためにコントローラーから回転多面鏡１１１０の回転制御信号１１０８が出力される。１１０９は回転多面鏡モーターの駆動回路である。一方、ＰＡＬＶ１１１１はコントローラー１１０１から水平同期信号１１０４に同期した駆動信号１１１２がＰＡＬＶ駆動回路１１１３に与えられる。
【００４３】
またフレームに合わせてＹ走査を行なうサーボモーター１１１４の駆動回路１１１５にフレーム同期信号１１１６が与えられ、Ｙ走査もコントローラーによつて同期関係が保たれる。このフレーム同期信号は垂直同期信号１１０５から作られている。なお破線１１１７はレーザービームを示す。この制御系によって２次元画像の形成が行なわれる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２は、ＰＡＬＶに２次元光学画像記録を行い、この像を用いた画像形成装置について述べる。なおＰＡＬＶは実施例１の表１に示したものである。構成はＰＡＬＶ、通常の結合光学系等の画像入力手段、画像の読みだし手段からなり、実施例１に示すように、結像光学系、感光媒体を用いることができる。図１２は画像記録をする際のシーケンスを示すタイムチャートである。上から順に画像入力、消去光入力、駆動電圧、記録デバイスの状態を示す。消去光は光導電体全体に照射され、記録デバイスを初期化するものである。
【００４５】
各タイミングに沿って一連の動作を説明する。図１２中で液晶状態の変化を表わした位置は１２０１である。ｔθで消去光が照射され、次にｔ１でＳｍＣ＊液晶の一方の安定状態Ｓ１になるようにパルス電圧が与えられる。そこでいままで書き込まれていた”Ａ”が消去される。これ以後記録動作が始まるまでＳ１状態が保持される。次に記録動作に移る。ｔ２で入力画像光が与えられ、ｔ３のタイミングに、ｔ１と逆相のパルスが与えられる。このとき入力画像”Ｂ”の光照射部分のＳｍＣ＊液晶は、Ｓ１と反対の安定状態Ｓ２に遷移する。これが入力画像を記録した状態である。
【００４６】
以後入力光と駆動電圧が与えられない限り、この画像記録状態は保持される。ここでは典型的なＳｍＣ＊液晶のスタティツク駆動波形を書き込みパルスとしたが、双安定状態をスイッチングできるパルスであれば用いることができる。例えば図１３に示す正だけのパルス、負だけのパルスであっても動作可能である。さらに部分消去、部分書き込みも可能である。つまり消去したい部分に消去光を照射し、Ｓ１状態化する騒動パルスを与えればよい。消去光がないところは以前の記録状態が保持される。部分書き込みは部分消去後、書き込み画像光を与えＳ２状態化する駆動パルスを与えることによって行なう。
【００４７】
以上の動作は電気回路と対比させることができる。つまり２次元画像情報が入力信号、記録電界信号がクロック、及びリセット信号であると考えると２次元情報信号に対するフリップフロップと同じ動作ができるのである。
【００４８】
また図１４に示すように同時に多数の画像入力を与え、記録電界信号を与えると各々の画像入力に対する２次元画像の論理動作が可能である。図１４は２入力画像の場合の例であり、”Ａ”１４０１と”Ｂ”１４０２が入力画像である。図１４には簡単のため記述していないが、ＰＡＬＶ１４０３への画像の入力、出力は結像光学系を用いることができる。１４０４は”ｏ　ｒ”動作の時の出力画像であり、光入力がある全ての領域に書き込まれる。１４０５は”ａ　ｎ　ｄ”動作の出力画像である。図１４の動作を行なった時の駆動方法を図１５に示す。
【００４９】
図中”Ａ”１５０１、”Ｂ”１５０２は図１４の２入力画像の強度を、ＶＰＡＬＶ１５０３はＰＡＬＶの駆動信号を示している。ここでＰＡＬＶの動作特性を図１６に示す。図１６はパラメーターに入力光強度１６０１をとって、駆動電圧１６０２とＰＡＬＶの相対出力光強度を表わす反射率１６０３の関係を示している。Ｉ１１６０６、Ｉ２１６０７は本実施例で選定された入力光強度、０　１６０８は強度０の時を示している。同じくＶ１１６０４、Ｖ２１６０５も選定された駆動電圧である。
【００５０】
これによると、ＰＡＬＶは駆動電圧に対し閾値特性を持っていることがわかる。またその閾値が入力光強度よってシフトすることがわかる。この特性はＳｍＣ＊の電気光学効果の閥値特性によって生じていると考えられる。これらの閥値特性を組み合わせることによって図１４に示した論理動作が可能となっているのである。図１６によれば、駆動電圧を入力光強度シフトの低億電圧側駆動電圧Ｖ１１６０４に設定しておくと、入力光強度によって反射率を制御できる。これは入力光が重なり合った強度の強いところだけが反射率が高い状態への遷移できる”ａｎｄ”動作に他ならない。
【００５１】
この動作による駆動方法を図１５（ａ）に示す。この場合入力光強度は単独では遷移ができないレベルＩ２１６０７に設定されている。次に入力光強度を単独でも遷移可能な高いレベルＩ２１６０６に上げて入力すると、いずれか一方が入力されている領域が遷移可能となる”ｏｒ”動作ができる。この駆動方法を図１５（ｂ）に示す。また駆動電圧を高レベルＶ２１６０５にしておくと入力光強度の閥値が下がるためＩ２単独でも遷移可能となり、同様な”ｏｒ”動作ができる。この駆動例を図１５（ｃ）に示す。
【００５２】
さらにＰＡＬＶは記憶性を有しているので逐次動作をさせることによってより複雑な２次元画像の論理を実現できる。図１７はその簡単な例である。図１７（ａ）、（ｂ）は”Ａ　ａｎｄ（ｎｏｔ　Ｂ）”の論理であり、入力”Ａ”を正周期に書き込んだ後、”Ｂ”を負周期に書き込むことで”ｎｏｔ　Ｂ”との”ａｎｄ”をとる論理を得ている。図１７（ｃ）、（ｄ）は排他的論理和（ｅｘ、Ｏｒ）の場合である。
【００５３】
始めに図１５（ｃ）の方法により”Ａ　ｏｒ　Ｂ”を書き込み、次に図１５（ａ）の方法を負周期に適用して”Ａ　ａｎｄ　Ｂ”の否定を書き込む。これらは最も簡単な論理であり、更に多重に組み合わせることによって複雑な論理を得ることができる。
【００５４】
ここではＰＡＬＶ駆動電圧の方が応答が速い等の制御性を考慮してＶＰＡＬＶを変調したが、図１６に示すように駆動電圧と入力光強度どちらでも閾値特性を得ることができるので、入力光強度を変調しても同様な結果が得られる。
【００５５】
もう一つの重要な論理である否定論理は、図１７（ｃ）、（ｄ）で説明したように逆極性周期の書き込みによって簡単に得ることができる。さらに読みだし光学系による偏光回転を行なう方法や偏光の回転素子（例えば、半波長板やツイストした液晶素子等）によって得ることができる。
【００５６】
ここでは簡単のため消去については説明を省略したが、図１２で説明した方法や実施例１で説明した入力光がなくても遷移が生じる高電圧のパルスを印加して行なうとよい。
【００５７】
また記録デバイスには誘電体ミラーが設置され、読み出し光は光導電体に影響を与えないので、いつでも出力画像情報である記録状態を読み出すことができる。この分離ミラーは取り外すこともできる。これは読み出し光の照射タイミングを駆動パルスと重ならないようにし、状態遷移時に読み出し光の影響を受けないようにすることによって行なうことができる。これにより透過読み出し型の記録デバイスを実現できる。
【００５８】
さらに消去光も不要にできる。これは状態遷移の時に光導電体を億インピーダンス化する為の光が必ずしも必要ではないからである。例えば暗状態で書き込みのパルス波高値より大きなパルスを与え、消去が可能である。さらに光導電体にＰＩＮ構造のような暗状態で整流性を持つ構造を与え、順方向パルスでＳｍＣ＊液晶を消去状態Ｓ１にする方法でこれを実現してもよい。画像の書き込みの方法は、前述した双極性の場合と同様に行なうことができる。
【００５９】
次にこうして得られた形成画像は、実施例１の図１のように感光媒体に結像光学系によって印写することができる。
【００６０】
実施例２の書き込み方法は、実施例１の点の走査画像を２次元画像に変えたものと考えられる。従って実施例２に示したような入射光間の論理については、実施例１における書き込みビームの画像においても同様に実施することができる。これは例えば異なる径をもつ書き込みビ−ムによる書き込みや、異なるビーム走査方向の書き込み、２次元画像入力光と走査ビーム光間の論理などに有効である。そのときのビ−ム走査の方法はラスタースキャンでもベクタースキャンであっても構わない。
【００６１】
（実施例３）
実施例３は画像形成装置の例としてカラー画像形成装置に応用した場合について述べる。
【００６２】
実施例１、２に述べたように、順に点、もしくは面の画像要素をＰＡＬＶに書き込むことによって、ＰＡＬＶは高速に画像を形成、消去、部分消去、部分書き込みができる。このＰＡＬＶを２次現像とする画像形成装置については実施例１で述べた。本実施例はこれを用いてカラー画像形成装置を実施したものである。カラー画像形成装置の原理は、読みだし光の波長を制限することによって、波長によって異なる画像情報の出力を行い、これを感光媒体に記録することによる。なお、基本的な構成は実施例１の図１と同じであり、ＰＡＬＶの構成も実施例１と同じものである。
【００６３】
図１８は３つの異なる波長、あるいは波長域の読みだし光を用いて３つの画像を感光媒体に記録するカラー画像形成装置の動作原理図である。この一連の過程は各画像に対応した動作過程１８０７、１８０８、１８０９からなる。さらにひとつの動作過程は各々の波長１８０４、１８０５、１８０６に対応する記録期間１８１５、画像光の出力期間１８１６からなっている。記録期間１８１５では、前述したように消去パルス１８１７によって消去され、ＶＰＡＬＶ　１８１４の書き込みパルス１８１８と画像入力光１８１０が同期して加えられて画像が記録される。つぎに出力期間１８１６では、各画像１８０１、１８０２、１８０３に対応した読みだし光１８０４、１８０５、１８０６がＰＡＬＶに照射され、異なる波長を持っ画像光が感光媒体に与えられる。
【００６４】
本実施例では読みだし光として波長選択フィルターを通したハロゲンランプ光を用いた。各出力期間に対応して３枚のフィルターが切り替わるようになっている。図１８では３つの画像を３つの波長で３回の記録出力シーケンスで得る場合を説明したが、このシーケンスは３回に限定されることはない。例えば感光媒体の感度が可視域全体にある場合、赤、緑、青に対し異なる画像をＰＡＬＶに与え、これを上述の方法で読みだせば、感光媒体はフルカラー情報を得ることになる。この時のＰＡＬＶからの出力スペクトルは感光媒体の持つ変調スペクトルと同等に設定すると都合がよい。つまり感光媒体の赤の発色に対しては赤のＰＡＬＶ出力光を与えるということである。
【００６５】
これは実物を照明し、感光媒体に実物からの書き込み光を与えることもできるからである。しかしＰＡＬＶを介して感光媒体に記録する場合は、ＰＡＬＶに書き込む光のスペクトルはＰＡＬＶ出力光と同じスペクトルである必要はない。つまり図１８の画像光１８０１は対応する読みだし光１８０４とスペクトルが異なっても問題ないし、同様に感光媒体の発色スペクトルと異なっていても問題はなく、これらは各々独立に設定できる。
【００６６】
直接、感度の低い感光媒体を画像光で記録する場合、大きな照明光のパワーを必要とする。また一般的な物体は拡散的な反射特性を持つので、この点からも大きな照明光のパワーが要求される。そこでＰＡＬＶを用いると、実物からの画像光を一旦ＰＡＬＶに記録し、小さな照明光源で感光媒体に長い時間で書き込むことができるようになる。
【００６７】
ＰＡＬＶは光導電体による高感度な光電変換作用を有するので非常に弱い光で書き込み、これを強い光で読み出すことができるので、感度の低い感光媒体を用いても記録することができる。言い替えると、これはＰＡＬＶによる画像の増幅作用を利用したものである。さらにＰＡＬＶは電界の制御ができるので、上述したような画像間の処理や書き込み光量の変動に対する制御機能も付加できる。
【００６８】
なお図１８では消去光を入れていない。これは状態遷移の時に光導電体を低インピーダンス化する為の光が必ずしも必要ではないからである。図１８では暗状態で書き込みのパルス波高値より大きなパルスを与え、消去を行なった。さらに光導電体にＰＩＮ構造のような暗状態で整流性を持つ構造を与え、順方向パルスでＳｍＣ＊液晶を消去状態Ｓ１にする方法でこれを実現してもよい。
【００６９】
またＰＡＬＶへの画像光の入力は、実施例１のビーム走査、実施例２の２次元画像入力であってもよい。さらにこれらを複合した入力方法も可能である。
【００７０】
（実施例４）
ＰＡＬＶは順に点、もしくは面の画像要素を書き込むことによって高速に画像を形成、消去、部分消去、部分書き込みができることを実施例１、２で述べた。実施例４は画像形成装置の例として、ディスプレイ、プリンター、複写機機能等の複合機能を有する画像形成装置の実施例である。図１９はディスプレイとプリンターの複合機の例である。ライトバルブに画像入力する方法は実施例１と同様であるので画像読み出し部分について説明する。
【００７１】
プロジェクションレンズ１９０４とスクリーン１９０３の間に読みだし光の分配手段１９０１であるハーフミラーを挿入し、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）で検光されたＰＡＬＶの画像光は、２つに分けられる。したがって画像光は、１方をディスプレイ用のスクリーン１９０３へ、もう１方をページプリンター用の感光媒体１９０２に投影される。これにより画像情報を表示すると同時に画像のプリントが可能となった。本実施例ではハーフミラーを読み出し光側に設けたが、書き込み光側にハーフミラーをいれて分配した書き込み光で感光紙に直接書き込んでしまう方法がある。また時間分割を行いディスプレイとプリンターに分割する方法もある。
【００７２】
さらに複写機の光学系、つまり実施例２に示した画像入力光学系をＰＡＬＶの書き込み系に追加し、１つの機械で３つの機能、すなわちページディスプレイ、カラーページプリンター、カラー複写機の機能をコンパクトに納め得ることができる。
【００７３】
以上実施例を述べたが、本発明は駆動電界による電気的制御ができる電子的なフィルムともいえるものである。従って、以上の実施例のみならず、空間変調素子として広く電子画像機器、画像表示システム、画像レジスター、光演算装置などに応用が可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電子的に制御された２次元画像の形成、記録機能を得ることができた。さらに画像入力手段としては２次元入力、走査入力を問わず、反射型でも透過型でも使える汎用性を有する。
【００７５】
また、形成画像を感光媒体へ読み出すことによつて、感光媒体に高速に記録することができる効果を有する。さらに画像間の処理を行いその結果を出力する効果も有している。
【００７６】
さらに感光媒体の感度や感光波長特性をライトバルブの増幅作用や波長変換特性によって選択の幅を増し、最適化を図ることができる。高精度のビ−ム描画によって画像をライトバルブに形成する場合もビ−ム光源の選択の自由度が広がり、小型、高信頼性、高効率な画像形成装置が提供できる。
【００７７】
また液晶配向膜として斜方蒸着膜を用いることにより、コントラスト、明るさを向上させることができた。ライトパバルブ駆動、書き込み方法においても、交流駆動が実現されることから電気光学媒体である液晶の劣化を抑えることができ、高い信頼性を得ている。記録期間において正負両極性を用いて記録することにより、消去期間を必要とせず、走査時間が短く、記録電界を交流化でき、しかも部分消去記録なので部分書換えが可能とする駆動も可能となった。
【００７８】
さらに入力光間の論理をとれることから画像の機能的な処理が可能となり、並列画像処理における基本論理素子を提供できる。このようにライトバルブを核として、１台でページディスプレイとカラーページプリンター、およびフルカラー複写機の機能を兼ねるコンパクトな画像形成装置を提供することができる。
【００７９】
また多面鏡走査装置に代表される１次元光走査装置、及び補正光学系、集光光学系に直線移動鏡を付加しただけで、結像状態を変えずに２次元光走査装置を実施することができた。また複雑なアナモルフィックなレンズ、焦点補正機構等を付加する必要がないため、より安価に２次元光走査装置、および画像形成装置を提供することができる。こうして本発明により、高速、高精度、完全な同期関係を有する２次元光走査装置が実現された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の構成図である。
【図２】ライトバルブの断面図である。
【図３】レーザービームを２次元走査し、ＰＡＬＶに形成された画像を感光媒体に記録する装置の側面図である。
【図４】制御システムも含む本発明の２次元光走査装置の斜視図である。
【図５】走査ビームの幾何的な関係図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はライトバルブの駆動信号波形例を示す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はライトバルブの駆動信号波形例を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はライトバルブの駆動信号波形例を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は消去方法を応用した記録方法の駆動波形を示す図である。
【図１０】２次元光走査装置の制御システムのブロック図である。
【図１１】ビデオ信号を扱うシステムのブロック図である。
【図１２】画像記録をする際のシーケンスを示すタイムチャートである。
【図１３】正だけのパルス、負だけのパルスの駆動波形図。
【図１４】２次元画像の論理動作の概念図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は２次元画像の論理動作の駆動波形図である。
【図１６】ＰＡＬＶの動作特性図である。
【図１７】逐次動作による複雑な２次元画像の論理例である。（ａ）、（ｂ）は”Ａ　ａｎｄ（ｎｏｔ　Ｂ）”の論理、（ｃ）、（ｄ）は排他的論理和（ｅ　ｘ．ｏ　ｒ）の場合を示す図である。
【図１８】カラー画像形成装置の動作原理図である。
【図１９】ディスプレイとプリンターの複合機の基本構成図である。
【符号の説明】
１０１　双安定性を有する電気光学媒体（ＳｍＣ＊）
１０２　光導電体
１０３　電極
１０４　画像光
１０５　画像入力手段
１０６　記録電界印加手段
１０７　偏光ゼームスブリツター
１０８　読み出し光
１０９　画像光
１１０　読み出し光分離手段
１２０　電気光学効果型ライトバルブ（ＰＡＬＶ）
１３０　感光媒体
２０４　蒸着方向
３０２　水平方向に走査するポリゴンスキャナー
３０５　直線移動鏡
３０７　ＰＡＬＶから読みだされた画像光
３１０　ＰＡＬＶ
３１１　感光媒体
４０１　水平走査の同期検出をする光検出器
４０２　垂直走査の同期検出器
４０３　制御回路
４０４　直線移動鏡駆動装置
４０４　光ビーム変調手段
４０６　画像データ
４０９　同期信号
４１２　回転多面鏡偏向装置
４１１　面倒れ補正と集光のためのレンズ群
４１５　直線移動鏡
４１６　被走査平面
５０１　有効走査長１ｐ
５０２　直線移動鏡の移動長１ｓ
５０８　走査平面
５０９　直線移動鏡の傾射角（α／２）
５１０　被走査平面の傾射角β
６０１　ＰＡＬＶに印加される駆動電圧ＶＰＡＬＶ
６０２　半導体レーザーの発光信号ＬＤＳＩＧＮＡＬ
６０３　ポリゴンスキャナーの走査周期（ＩＨ）
６０４　１フレーム
６０５　消去信号
６０６　書き込み駆動信号
６０７　保持期間
６０８　ＩＨと同期を取るためのインデックス信号
１００１　コントローラー
１００２　発振器
１００３　インデックスセンサー
１００４　水平走査検出信号
１０１０　回転多面鏡
１００８　回転制御信号
１０１２　水平走査に同期した駆動信号
１０１６　フレーム同期信号
１１０２　フレームメモリー
１１０３　ビデオ信号
１１０４　水平同期信号１Ｈ
１１０５　垂直同期信号１Ｖ
１１０１　コントローラー
１１０３　インデックスセンサー
１１０４　水平走査検出信号、水平同期信号
１１０８　回転多面鏡の駆動信号
１１０８　回転制御信号
１１１２　ＰＡＬＶの駆動信号
１１１６　フレーム同期信号
１４０１，１４０２，１５０１，１５０２　入力画像
１４０４　”ｏ　ｒ”動作の時の出力画像
１４０５　”ａ　ｎ　ｄ”動作の出力画像
１６０１　入力光強度
１６０２　駆動電圧
１６０３　相対出力光強度を表わす反射率
１６０６，１６０７，１６０８　入力光強度、各々Ｉ１，Ｉ２，０
１６０４，１６０５　選定された駆動電圧、Ｖ１Ｖ２
１８０７，１８０８，１８０９　各画像に対応した動作過程
１８０１，１８０２，１８０３　画像
１８０４，１８０５，１８０６　波長の異なる読みだし光
１８１０　画像入力光
１８１５　記録期間
１８１６　画像光の出力期間
１８１７　消去パルス
１８１８　書き込みパルス
１９０１　光の分配手段であるハーフミラー
１９０２　感光媒体
１９０３　スクリーン
１９０４　プロジェクションレンズ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004046074.tif 000018
【図１３】
2004046074.tif 000019
【図１４】
2004046074.tif 000020
【図１５】
2004046074.tif 000021
【図１６】
2004046074.tif 000022
【図１７】
2004046074.tif 000023
【図１８】
2004046074.tif 000024
【図１９】
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