(57)【要約】【課題】同時に駆動される光シャッタ素子の多寡に拘わらず同一階調での出力光量に差が出ないようにし、良好な階調再現性を達成できる固体走査型光書込み装置を得る。【解決手段】電気光学効果を有する複数の光シャッタ素子を主走査方向に並置し、ＬＥＤから放射された光を、光シャッタ素子のオン／オフにて変調し、感光材上に画像を形成する固体走査型光書込み装置。光源であるＬＥＤは光シャッタ素子がオンされた後に所定階調Ｌの直後からオンするように制御される。また、階調を制御するパルス信号を光シャッタ素子の所定数のブロックごとに遅延させてもよい。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する複数の光シャッタ素子を主走査方向に並置した光シャッタモジュールと、
１画素の描画に割り当てられた書込み時間内で発光制御可能であって前記光シャッタ素子に光を照射する光源と、
前記光源を制御するための光源駆動手段と、
それぞれの光シャッタ素子のオン／オフを画像データに応じて変調するための光シャッタ駆動手段と、を備え、
前記光源駆動手段は、前記光シャッタ素子のオン後に前記光シャッタ素子駆動手段による駆動信号の所定階調から前記光源をオンさせること、
を特徴とする固体走査型光書込み装置。
【請求項２】
前記所定階調とは、各光シャッタ素子の光量を補正したときに、各光シャッタ素子がオフするタイミングが分散され、各光シャッタ素子に印加される電界が変動しなくなる最小の階調であることを特徴とする請求項１に記載の固体走査型光書込み装置。
【請求項３】
階調を制御するパルス信号に前記所定階調分のパルスを加えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体走査型光書込み装置。
【請求項４】
階調を制御するパルス信号を前記光シャッタ素子の所定数のブロックごとに遅延させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体走査型光書込み装置。
【請求項５】
遅延させた前記ブロックごとに、前記所定階調分のパルスを加えることを特徴とする請求項４に記載の固体走査型光書込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体走査型光書込み装置、特に、電気光学効果を有する複数の光シャッタ素子を主走査方向に並置した光シャッタモジュールによって光源から放射された光を変調し、印画紙などの感光材上に画像を描画する固体走査型光書込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、銀塩感材を用いた印画紙やフィルムに画像を形成するための光書込み装置として、発光ダイオードを光源として用い、電気光学効果を有する材料であるＰＬＺＴやＬｉＮｂＯ3からなる光シャッタチップに複数の光変調領域（光シャッタ素子）を形成し、該チップを主走査方向にアレイ状に配設して光をオン／オフ制御する固体走査型光書込み装置が、例えば、特許文献１に開示されている。光シャッタ素子には駆動のために個別電極と共通電極とが設けられている。
【０００３】
しかしながら、この種の光書込み装置にあっては、グレー階調を描画する場合、主走査方向において同時に駆動する素子の多寡により、同一階調の描画であるにも拘わらず、画像に濃度差が現れてしまうという問題点を有していた。
【０００４】
これは、ＰＬＺＴチップに設けた共通電極が高いインピーダンスを持っているため、光シャッタ素子のオン／オフ時において、素子にその充放電により電流が発生し、その結果、光シャッタ素子に印加される駆動電圧が過度的に変動することに起因する。特に、同時に駆動される光シャッタ素子の数が多くなると、シャッタ素子のオン／オフ時の過度電流が大きくなって印加電圧値が変化し、描画される階調が変化してしまう。
【特許文献１】特開２００３−１１４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、同時に駆動される光シャッタ素子の多寡に拘わらず同一階調での出力光量に差が出ないようにし、良好な階調再現性を達成できる固体走査型光書込み装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため、本発明に係る固体走査型光書込み装置は、電気光学効果を有する複数の光シャッタ素子を主走査方向に並置した光シャッタモジュールと、１画素の描画に割り当てられた書込み時間内で発光制御可能であって前記光シャッタ素子に光を照射する光源と、前記光源を制御するための光源駆動手段と、それぞれの光シャッタ素子のオン／オフを画像データに応じて変調するための光シャッタ駆動手段と、を備え、前記光源駆動手段は、前記光シャッタ素子のオン後に前記光シャッタ素子駆動手段による駆動信号の所定階調から前記光源をオンさせること、を特徴とする。
【０００７】
本発明者らは、同時に駆動される光シャッタ素子の多寡によって過度電流が変動するのは、光シャッタ素子のオン時及びオフ時であることを実験によって確認した。そこで、光シャッタ素子のオン後に光源をオンさせることにより、光シャッタ素子の立ち上がり特性の変動による出力光量のばらつきを解消することができる。
【０００８】
一方、同時に駆動される光シャッタ素子が多くなって過度電流により同一階調で濃度差が生じてしまう不具合は、各光シャッタ素子の光量補正範囲の割合が小さくて素子がほとんど同時にオフする低階調で発生する。従って、所定階調から光源をオンすることで、低階調描画時において同時に駆動される素子の多寡に拘わらず同一低階調での出力光量を等しくすることができ、良好な階調再現性を得ることができる。ここで、所定階調とは、各光シャッタ素子の光量を補正したときに、各光シャッタ素子がオフするタイミングが分散され、各光シャッタ素子に印加される電界（共通電極の電圧）が変動しなくなる最小の階調である。
【０００９】
ところで、所定階調から光源をオンすると、所定階調分の露光がキャンセルされてしまう。階調を制御するパルス信号にこのキャンセル分のパルスを加えれば、階調表現を補うことができる。
【００１０】
また、階調を制御するパルス信号を光シャッタ素子の所定数のブロックごとに遅延させてもよい。さらに、このブロックごとに前記所定階調分のパルスを加えて階調表現を補ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る固体走査型光書込み装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
（光シャッタ素子の駆動原理、図１参照）
まず、ＰＬＺＴからなる光シャッタ素子の駆動原理について図１を参照して説明する。ＰＬＺＴからなる光シャッタチップ１２上に設けた一対の電極１５，１６（電極１５を個別電極、電極１６を共通電極とする）に電圧を印加して電界を発生させることで、ＰＬＺＴに複屈折を生じさせ、前段に配置した偏光子６を通じて光変調領域（光シャッタ素子）１２ａに入射した光を９０°偏光させ、光シャッタ素子１２ａから出射した光が検光子７を通過する。一方、電界が発生していない場合、偏光子６を通過した光は偏光されることなく光シャッタ素子１２ａを透過し、検光子７で遮られてしまう。
【００１３】
このような光シャッタ素子１２ａにおいては、入射光を９０°偏光させたときに最大の出力光量を得ることができ、このときの駆動電圧値を半波長電圧と称する。また、画像の階調は各素子１２ａごとに半波長電圧を印加する時間を変調すること、即ち、パルス幅変調を行うことで再現する。
【００１４】
（固体走査型光書込み装置の概略構成、図２参照）
図２に固体走査型光書込み装置の一例を示す。この固体走査型光書込み装置は、印画紙や感光フィルムなどの記録媒体上に画像を形成するためのプリントヘッドとして構成したもので、概略、光源ユニット１と、光ファイバアレイ５と、偏光子６と、光シャッタモジュール１０と、検光子７と、結像レンズアレイ８とで構成されている。
【００１５】
光源ユニット１は、描画光であるＲＧＢの三色に分けられた複数のＬＥＤ群１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから放射された光を、ダイクロイックミラー２Ｒ，２Ｇ，２Ｂでそれぞれ反射／透過させて光ファイバアレイ５の入射端部５ａに導く。ＬＥＤ群１Ｒ，１Ｇ，１Ｂのオン／オフは駆動回路４にて制御される。
【００１６】
光ファイバアレイ５は、多数の光ファイバ単体を集束したもので、入射端部５ａから入射した光を出射端部５ｂから直線状に出射する。偏光子６と検光子７はクロスニコルに配置され、かつ、各偏光面が各光シャッタ素子１２ａ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。
【００１７】
光シャッタモジュール１０は、光シャッタ素子１２ａに対向して光透過用の長穴を形成したアルミナ基板１１上にＰＬＺＴからなる複数の光シャッタチップ１２を主走査方向Ｘに配置し、各光シャッタチップ１２に形成されている個々の光シャッタ素子１２ａをドライバＩＣ１３にて駆動する。なお、この種の電気光学効果を有する光シャッタ素子１２ａを階調を有する画像データに基づいてオン／オフ駆動し、ＲＧＢの３色の光によって印画紙上にカラー画像を形成する基本的な方法は従来周知であり、その説明は省略する。
【００１８】
（駆動回路、図３参照）
ここで、ドライバＩＣ１３の構成について図３を参照して説明する。このドライバＩＣ１３は、ｎ個のＩＣをラダーチェーンで接続して使用するものである。各ＩＣは６４ドットの光シャッタ素子１２ａを駆動するように構成され、１０ビットのシフトレジスタ４１、１０ビットのラッチ用レジスタ４２、１０ビットのコンパレータ４３、１０ビットのカウンタ４４を備えている。
【００１９】
画像データＤＡＴＡはシフトクロック信号ＳＣＬＫに同期してシフトレジスタ４１へ転送され、ストローブ信号ＳＴＢでラッチ用レジスタ４２にラッチされる。これによって、各画素の階調数がセットされる。基準クロック信号ＣＣＬＫはカウンタ４４でカウントされ、コンパレータ４３はラッチされた値とカウンタ値とを比較し、両者が一致した時点で光シャッタ素子１２ａへの制御出力を停止する。また、カウンタ４４はリセット信号ＣＬによってリセットされる。各光シャッタ素子１２ａはコンパレータ４３の出力に基づいてオン／オフを実行する図示しないレベルシフタと高圧ドライバによって制御される。ちなみに、本実施例では、１０ビットで１０２４階調を再現する。
【００２０】
（光シャッタ素子の立ち上がり特性、図４〜図６参照）
ところで、前記光シャッタ素子１２ａは、共通電極が高いインピーダンスを持っているため、光シャッタ素子１２ａのオン／オフ時において、素子１２ａでは充放電による過度電流が大きくなり、印加電圧値が変化して光出力が変動するという問題点を有している。
【００２１】
本発明者らの実験で得た結果によれば、同時に駆動される素子１２ａの多寡によって光出力特性が変動することが明らかになった。このような現象は同一の階調データであっても画像に濃度差が現れることにつながる。
【００２２】
図４には、光シャッタ素子１２ａをオンしてからの時間（μ秒、以下μｓと記す）に対する素子１２ａの光出力（左縦軸、単位ｍＶ）と共通電極電圧（右縦軸、単位Ｖ）の変化を示す。曲線Ａは１２８個の素子を同時に駆動したときの光出力特性を示し、曲線Ｂは５１２０個の素子を同時に駆動したときの光出力特性を示す。また、曲線Ａ’は１２８個の素子を同時に駆動したときの共通電極電圧を示し、曲線Ｂ’は５１２０個の素子を同時に駆動したときの共通電極電圧を示す。
【００２３】
曲線Ｂ’から明らかなように、多数の素子を同時に駆動すると、立ち上がり時に共通電極電圧の変動が激しくなり（過度電流）、曲線Ｂに示されているように光出力が若干低くなる。
【００２４】
そこで、本実施例では、光シャッタ素子１２ａをオンした後に光源（ＬＥＤ）をオンさせるようにした。このような制御例を図５に示す。ＬＥＤオンの遅延時間Ｘは、ＲＧＢの色切替えより５０μｓ以上である。そして、各素子１２ａに対してはクロック信号ＣＣＬＫを１クロックずつ遅延させてオンする。各クロック信号ＣＣＬＫに付された数字は階調数であり、最高階調は１０２３である。そして、階調を制御するパルス信号に伴ってＬＥＤをオンさせる。ＬＥＤは最終端の素子に対するクロック信号ＣＣＬＫＮの第１０２３階調の信号に対応してオフされ、光シャッタ素子１２ａは描画階調のパルス信号に対応してオフされる。
【００２５】
このような制御にて、多数の光シャッタ素子１２ａを同時に駆動する際に、素子１２ａの立ち上がり特性の変動で出力光量がばらつく不具合を解消することができる。光シャッタ素子１２ａをオンした後にＬＥＤを遅延させてオンした場合の光出力を測定したところ、１２８個の素子を同時に駆動したときの光出力、及び、５１２０個の素子を同時に駆動したときの光出力は、ともに図６に曲線Ｃで示す特性を示し、光量のばらつきは実質的に見られなかった。
【００２６】
また、各光シャッタ素子１２ａの立ち上がり特性が実際上の光出力特性に寄与することはないので、モジュール１０を組み立てる際に光シャッタチップ１２の特性を揃えるグルーピング作業での歩留まりが向上する。
【００２７】
（低階調での光量ばらつき、図７参照）
ところで、周囲を均一な低階調で囲まれた画像では、複数の素子のオフタイミングが揃ってしまい、光出力波形に影響が生じる。即ち、ＬＥＤをオンした後は素子の制御信号のタイミングを揃えなければならないこと、及び、素子に関する同じ階調でのオフタイミングは各素子の光量補正によって若干分散するが、低階調では補正量が少なくほとんど同じタイミングになることに起因している。
【００２８】
図７において、曲線Ｄは２５６個の素子を同時に駆動したときの光出力特性を示し、曲線Ｅは２５６個の素子に加えてそれ以外の素子を１８０階調で同時に駆動したときの光出力特性を示す。また、曲線Ｄ’は２５６個の素子を同時に駆動したときの共通電極電圧を示し、曲線Ｅ’は２５６個の素子に加えてそれ以外の素子を１８０階調で同時に駆動したときの共通電極電圧を示す。
【００２９】
曲線Ｅ’から明らかなように、多数の素子を同時に駆動すると共通電極電圧の変動が激しくなり（過度電流）、曲線Ｅに示されているように光出力が若干高くなり濃度差が生じる。
【００３０】
（制御例１、図８参照）
図７に示したような低階調描画時の素子オフ時における出力光量の変動を解消する制御例１を図８に示す。この制御例１において、光シャッタ素子１２ａをオンした後にＬＥＤをオンさせること、及び、各素子１２ａに対してクロック信号ＣＣＬＫを１クロックずつ遅延させてオンすることは、図５に示した制御例と同様である。さらに、制御例１では、光シャッタ素子１２ａをオンした後に所定階調Ｌの直後からＬＥＤをオンさせるようにしている。即ち、Ｌ＋１階調のパルス信号からＬＥＤをオンする。
【００３１】
所定階調Ｌとは、各光シャッタ素子１２ａの光量を補正したとき、各素子がオフするタイミングが分散され、各素子に印加される電界（共通電極１６の電圧）が変動しなくなる最小の階調（例えば、第１００階調）である。個々の素子１２ａは加工誤差などによって単位時間当たりの印加電圧に対する出力光量がばらつく。このような電圧−光量特性のばらつきはチップ１２ごとに同じ傾向を示す。そこで、個々の素子１２ａの電圧−光量特性を予め検出し、実際の描画時には階調パルス数に補正値を掛けて駆動する。
【００３２】
なお、光シャッタ素子１２ａをオフするタイミングは、描画階調のパルス信号の終了時である。但し、同じ階調であっても各素子１２ａのオフタイミングは光量補正に基づいてばらついている。この点は以下に説明する制御例２においても同様である。
【００３３】
制御例１では、光シャッタ素子１２ａをオンした後に所定階調Ｌの直後からＬＥＤをオンさせるため、多数の素子が同時に同一の低階調で駆動されるとき、過度電流によって生じる出力光量のばらつきを解消することができ、良好な階調再現性を得ることができる。
【００３４】
本制御例１では階調Ｌ分のパルス数は露光されずにキャンセルされることになる。従って、パルス信号にキャンセルされた階調Ｌ分のパルスを加えて最高階調をＬ＋１０２３とすることにより、階調表現を補うことができる。
【００３５】
（制御例２、図９参照）
いま一つの制御例２を図９に示す。この制御例２において、光シャッタ素子１２ａをオンした後にＬＥＤをオンさせること、及び、各素子１２ａに対してクロック信号ＣＣＬＫを１クロックずつ遅延させてオンすることは、図５に示した制御例と同様である。また、制御例２では、光シャッタ素子１２ａをオンした後に所定階調Ｌの直後からＬＥＤをオンさせることも前記制御例１と同様であり、Ｌ＋１階調のパルス信号からＬＥＤをオンする。
【００３６】
さらに、制御例２では、前記制御例１とは異なり、ＬＥＤをオンした後においても制御タイミングを揃えない。即ち、クロック信号ＣＣＬＫを素子１２ａの所定数のブロックごとに、１パルスずつ遅延させたままにしておく。所定数のブロックとは、例えば、個々の光シャッタチップ１２に形成されている素子１２ａを１ブロックとすればよい。通常、この種の光シャッタ素子１２ａはチップ１２上に２列に千鳥状に配列されて１ラインの画像を形成するように構成されている。この場合、１ブロックとは、一つのチップ１２の片側ラインを形成する素子数の半分に設定すればよい。例えば、素子数が１ラインで５１２０個の場合、１チップには２５６個ずつ２列に素子が配置されている。従って、この場合、１チップの片側ラインの半分ずつの１２８個の素子を１ブロックとする。
【００３７】
本制御例２では、ＬＥＤのオンタイミングを遅延させる階調Ｌ（なお、Ｍ＝Ｌ＋Ｎ）を素子のブロックごとに遅延させるため、多数の素子が同時に同一の低階調で駆動されるとき、過度電流によって生じる出力光量のばらつきを一層効果的に解消することができ、良好な階調再現性を得ることができる。
【００３８】
本制御例２では、階調Ｌ分及びグループごとに遅延させたパルス数は露光されずにキャンセルされることになる。従って、パルス信号にキャンセルされた階調分のパルスを加えて最高階調をＭ＋１０２３、（Ｍ−１）＋１０２３、…Ｌ＋１０２３とすることにより、階調表現を補うことができる。
【００３９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る固体走査型光書込み装置は前記実施例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できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】光シャッタ素子の駆動原理を示す説明図である。
【図２】本発明に係る固体走査型光書込み装置の一例を示す斜視図である。
【図３】光シャッタ素子のドライバＩＣを示すブロック図である。
【図４】光シャッタ素子の立ち上がり特性を示すグラフである。
【図５】光シャッタ素子の立ち上がり特性のばらつきを解消するための制御例を示すタイミングチャート図である。
【図６】図５に示した制御例による光出力特性を示すグラフである。
【図７】低階調露光時における光出力特性を示すグラフである。
【図８】光源と光シャッタ素子の制御例１を示すタイミングチャート図である。
【図９】光源と光シャッタ素子の制御例２を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…光源ユニット
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ…ＬＥＤ群
４…光源駆動回路
１０…光シャッタモジュール
１２…光シャッタチップ
１２ａ…光シャッタ素子
１３…ドライバＩＣ
【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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