(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オンされ、所定の低階調領域（Ｌ階調領域）の露光とそれ以外の高階調領域の露光とを時間的に分散させ、低階調領域の露光を高階調領域の露光の後に配置する。【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源をオンし、
所定の低階調の露光と該低階調以外の階調の露光とが時間的に分散されていること、
を特徴とする固体走査型光書込み装置。
【請求項２】
前記所定の低階調とは、感光体上に露光しても濃度を与えない最大の階調、又は、光シャッタ素子に印加される電界が変動することによって光出力が変化しても感光体上での濃度差となって現れない最大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】
前記所定の低階調を露光する駆動パルス信号を低階調以外の階調を露光する駆動パルス信号の後に分散させることを特徴とする請求項１又は請求項２に係る固体走査型光書込み装置。
【請求項４】
前記所定の低階調で露光する際に駆動パルス信号を遅延させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか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源をオンし、所定の低階調の露光と該低階調以外の階調の露光とが時間的に分散されていること、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、所定の低階調の露光と該低階調以外の階調の露光とを時間的に分散することにより、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、所定の低階調とは、感光体上に露光しても濃度を与えない最大の階調、又は、各光シャッタ素子に印加される電界（共通電極の電圧）が変動することによって光出力が変化しても感光体上での濃度差となって現れない最大の階調である。
【０００９】
本発明に係る固体走査型光書込み装置においては、所定の低階調を露光する駆動パルス信号を低階調以外の階調を露光する駆動パルス信号の後に分散させることが好ましい。また、所定の低階調で露光する際に駆動パルスを遅延させてもよい。低階調以外の階調の露光において光シャッタ素子がオフするタイミングを分散させることができ、同一階調での描画時における良好な階調再現性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（制御例、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を図８に示す。この制御例において、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、この制御例では、所定の低階調Ｌの露光と該低階調Ｌ以外の階調の露光とを１画素の描画に割り当てられた書込み時間内で時間的に分散させている。即ち、駆動クロック信号Ｌ＋１から１０２３階調まで高階調領域の露光をＬＥＤのオンから光シャッタ素子１２ａのオフにて行い、その後に１階調からＬ階調までの低階調領域の露光をＬＥＤのオン／オフにて行う。
【００３０】
所定の低階調Ｌとは、感光体上に露光しても濃度を与えない最大の階調、又は、光シャッタ素子１２ａに印加される電界（共通電極１６の電圧）が変動することによって光出力が変化しても感光体上での濃度差となって現れない最大の階調（例えば、第１００階調）である。
【００３１】
具体的には、光シャッタ素子１２ａはクロック信号ＣＣＬＫの０階調でオンされ（タイミングａ参照）、高階調領域で描画階調に応じてオフされる（タイミングｃ参照）。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。さらに、光シャッタ素子１２ａは分散させた低階調領域の露光のためにクロック信号ＣＣＬＫの０階調でオンされ（タイミングｅ参照）、露光終了後にオフされる（タイミングｈ参照）。
【００３２】
一方、ＬＥＤはクロック信号ＣＣＬＫのＬ＋１階調の露光開始でオンされ（タイミングｂ参照）、最大階調である１０２３階調でオフされる（タイミングｄ参照）。さらに、ＬＥＤは分散させた低階調領域の露光のためにクロック信号ＣＣＬＫの１階調の露光開始でオンされ（タイミングｆ参照）、Ｌ階調でオフされる（タイミングｇ参照）。
【００３３】
本制御例では、光シャッタ素子１２ａをオンした後に高階調領域からＬＥＤをオンさせるため、露光開始直後の光シャッタ素子１２ａ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できる。しかも、同時に駆動される素子１２ａ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低階調領域は、高階調領域の後に時間的に分散させ、かつ、ＬＥＤのオフにて露光の終了を制御しているため、同時に駆動される素子１２ａの多寡に拘わらず同一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。
【００３４】
また、低階調領域における駆動クロック信号ＣＣＬＫを遅延させているため、高階調領域において光シャッタ素子１２ａがオフするタイミングを分散させることができ、同一階調での描画時における良好な階調再現性を得ることができる。
【００３５】
なお、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。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。
【００３６】
さらに、本実施例では、各光シャッタ素子１２ａに対する最適な半波長電圧を予め測定し、得られた半波長電圧を各素子１２ａに印加する。この最適半波長電圧を測定する際に、前記Ｌ階調の露光に対応する領域（時間帯）でＬＥＤをオフすることが好ましい。低階調領域では比較的高い電圧が最適半波長電圧であることによる。また、高階調領域の露光に切り替わる際の最適半波長電圧を測定する際に、切り替える階調（Ｌ＋１階調）から所定の時間でＬＥＤをオフすることが好ましい。高階調領域では比較的低い電圧が最適半波長電圧であることによる。ここで、所定の時間とは、光量のばらつきを補正する階調分の露光時間を意味する。切り替える階調を例えば第１００階調とすると、３０階調分の露光時間である。
【００３７】
（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】
【００３８】
【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を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００３９】
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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