JP2003291415A

JP2003291415A - 光プリンタ

Info

Publication number: JP2003291415A
Application number: JP2002104229A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Futagami; 茂二上
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】光ヘッドによって感光体上に形成される画像
を、濃淡や色調の差による縞模様のないものにする。画
素ピッチの設定をしやすくする。【解決手段】光ヘッド１を駆動するステップモーター
２の速度変動およびリードスクリュー５の速度変動から
変調データを得て、ステップモーター２へ供給する出力
パルスの周波数を前記の速度変動を解消する方向に変調
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、感光体に対して
光ヘッドを相対移動しながら、所定のタイミングと露光
時間とでＲＧＢ光を照射し、感光体上にカラー画像を形
成する光プリンタにおいて、前記タイミングと露光時間
の設定（画素ピッチの設定）を容易にし、かつ、画質の
向上を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体上にカラー画像を形成する光プリ
ンタは、特開平２−２８７５２７号公報や特開平２−１
６９２７０号公報あるいはWO９８/３５８３４号(再公表
公報)などに記載され、公知である。この種の光プリン
タは、感光体(現像液を内包した自己処理型フィルムが
多い)と光ヘッド（以下、単にヘッドという）を相対移
動させ、その間にヘッドからＲＧＢ光を順次、周期的に
繰り返して照射することにより画像を形成する。光ヘッ
ドから感光体へ照射される光は、画像データに基づき制
御された強度とされ、感光体の感度に対応した照射量と
なるようにされる。

【０００３】画像を形成する最小単位は画素である。画
素は、微小なエレメントを一列に並べた液晶シャッター
を通じて感光体への露光される関係から、１個のエレメ
ントに対応した大きさである。したがって、画素は主走
査方向に幅を有する。なお、主走査方向は、エレメント
が１列に並ぶ方向である。

【０００４】画像を形成する次の単位は、画素ラインで
ある。画素は前記のように、微小なエレメントを一列に
並べた液晶シャッターを通じて形成されるので、ＲＧＢ
光ごとに１本の線上に並ぶ。そして、露光の制御上でヘ
ッドを移動しながらＲＧＢ光を順次に１回ずつ照射する
ことを単位とするので、この結果のＲＧＢ光それぞれに
よる３本の線を１組として画像形成上の単位と考えるこ
とができる。これを画素ラインと称することとする。ヘ
ッドの移動方向を副走査方向とする。そして、多数の画
像ライン（通常、６４０本）で１つの画像が形成され
る。

【０００５】なお、液晶シャッターが開口し、露光が行
われている間もヘッドと感光体間には副走査方向の相対
移動があり、形成される画素は副走査方向にも幅を持っ
たものとなる。そして、前記の線上で隣合う画素と画素
の間、画素ラインを構成する３本のＲＧＢ光による線と
線の間及び画像を形成している画素ライン相互の間には
間隙が生じないように設計される。画素ラインの副走査
方向（時間方向でもある）の幅に基準線（例えば、Ｒ光
の照射開始時や幅方向の中央位置など）を設定した場
合、隣接した２本の画素ラインの基準線間は画素ピッチ
であり、画像形成時の距離的間隔あるいは時間的間隔の
単位となる。

【０００６】この構造で正確な画像を形成するには、感
光体とヘッドの相対移動が均一であることが前提とな
る。しかし、実際にはヘッドを駆動するモーターの回転
やモーターからヘッドまでの駆動機構及びヘッドを係合
してこれを送るリードスクリューの回転に、回転にとも
ない大きさが変動する摩擦があって、結果的にヘッドの
移動速度に緩急がある。

【０００７】図１（イ）は、従来のヘッド移動速度と光
照射のタイミングについて、モーター回転における速度
変動のレベルで検討したもので、縦軸がモーター速度変
動の程度を、横軸が時間の経過を示している。時間と共
に上下に振動している実線がモーターの速度変動、つま
りはヘッドの速度変動を模式的に示し、これに重ねてＲ
ＧＢ光の露光タイミングと露光時間を書き込んである。

【０００８】図１（イ）に見るように、モーターの回転
速度には１回転を周期とする速度変動があり、しかも、
この周期とヘッドからＲＧＢの光が時分割で順次照射さ
れ一本の画素ラインが形成される時間間隔、すなわち、
画素ピッチとが一致していない。そのため、例えば最初
のＲ光が露光しているときと、次にＲ光が露光している
とき、さらには３番目のＲ光が露光しているときのヘッ
ドの移動速度が異なり、同じ強度のＲ光を同じ時間露光
しているにも関わらず、感光体の単位面積における照射
量が異なることとなって、濃淡が発生する。Ｇ光、Ｂ光
にも同様な差が生じ、濃淡の他に色調の差も伴う。

【０００９】このような濃淡や色調の差は前記の駆動機
構における摩擦変動が周期的なことから、形成された画
像へ周期的に現れ、縞模様となるので満足できる画像と
ならない。図１(ロ)のように、モーター１回転と画素ピ
ッチを一致させると、モーターの１回転で１画素ライン
を形成するようになり、Ｒ光を露光しているときのヘッ
ドの移動速度は、どの画像ラインの場合も同じになる。
他のＧ光、Ｂ光の場合も同様である。このため、画素形
成の基本的な条件がどの画素でも同じになるので、濃淡
と色調が均一となりモーター回転のレベルにおいて、縞
模様の出現を抑制することができる。

【００１０】なお、厳密に見れば、１画素ライン中にお
けるＲＧＢ光の間にもヘッドの速度差による濃淡が生じ
るが、必要があれば、各光にその強度をどの画素ライン
の場合も一様に調整すればよく、別途の制御となる。し
かし、このようにモーター１回転と画素ピッチを一致さ
せるのでは、画素ピッチの設定がモーターの１回転とい
う単位で制約を受けることとなり、モーターの１回転中
に複数本の画素ラインを形成するとか、任意のモーター
回転数の間に任意本数の画素ラインを形成することがで
きない。一方、前記のように、ＲＧＢ光のそれぞれの露
光タイミングに光の強度をそのときのヘッド移動速度に
応じるように制御すれば、モーターの１回転が単位とい
う制約から逃れることができるが、この調整は各画素ラ
インにおいて一様に行うことはできず、非常に繁雑とな
り実効ある制御が困難で、実際的ではない。

【００１１】図２は、リードスクリュー回転のレベルに
おけるヘッドの速度変動を示したもので、実際の光プリ
ンタにて測定したデータを単純化しわかりやすく整理し
てある。この光プリンタは、モーターの１０回転でリー
ドスクリューが１回転し、送りピッチは１００μｍ、回
転速度は平均８ｍｍ/ｓの装置である。図２において、
ピッチの細かな波形はモーター１回転にともなう速度変
動（前記のモーター回転レベルの速度変動）であり、こ
の他に細かな波のほぼ１０ピークごとに１サイクルとな
る、ピッチの大きな“うねり”に相当する波形の速度変
動がある。この波形はモーターの１０回転ごとに終息し
繰り返すもので、リードスクリューの回転にともなう速
度変動といえる。この“うねり”は平均の回転速度に対
して、絶対値で１ｍｍ/ｓ程度の変動があり、変動差は
２ｍｍ/ｓ（平均速度に対して２５％）に達する。

【００１２】このような“うねり”は、前記のモーター
回転レベルでの説明で述べたのと同じ理由で、やはり、
画像に縞模様や色調の差を作り出している。ただ、この
縞模様のピッチは大きく、画質に与える影響は前記のモ
ーター回転レベルでの縞模様ほどではないが、画像が大
きくなると目立つようになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】光ヘッドによって、感
光体上に形成する画像から濃淡や色調の差による縞模様
をなくすると共に、画素ピッチを自由に設定できるよう
にする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】ヘッド駆動機構における
モーターをステップモーターとし、モーターに供給する
パルス信号の時間幅(周波数)を、ヘッド移動の速度変動
に対応させ、この速度変動を解消する方向に調整する。
調整はステップモーターの回転速度やこれにより駆動さ
れるリードスクリューあるはいはこれらを合成したもの
であり、これにより、モーターの回転はほぼ均一とな
り、どの時点で画素ラインを形成しても、また、画素ピ
ッチをどのように設定しても画像に濃淡や色調の差によ
る縞模様は生じない。すなわち、例えば、画素ピッチの
設定がモーターの回転を単位とすることから解放され、
設計の自由度が高い。

【００１５】なお、パルス信号の時間幅(周波数)を調整
するにあたり、モーターの１回転における速度変動ある
いはリードスクリューの１回転における速度変動を単位
とし、この範囲で速度変動を解消する方式にしても、前
記のように、ヘッドの速度変動がモーターの速度変動や
リードスクリューの回転にともなうものであることと、
モーターの速度変動が１回転ごとに周期的に繰り返され
ることから、実効ある調整となる。

【００１６】さらに、ステップモーターの１回転は当然
に駆動回路から供給される出力パルスの整数倍であるか
ら、画素の幅（露光時間）あるいは画素ピッチ（画素ラ
イン形成時間）を出力パルスの１パルス時間の整数倍に
設定すると、ステップモーターの１回転と整合性があ
り、１枚の画像を形成する際の諸元（画像を形成する画
面の大きさと要求される画像の精細度及び画像形成に許
容される時間から割り出されるモーター回転数やヘッド
を送るリードスクリューの回転数など）を設計しやす
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】図３は、カラー光プリンタにおけ
るヘッド１とその駆動部分である。駆動部分はステップ
モーター２、ウォームギア３（ＳＴギア）、はすば歯車
４及びリードスクリュー５を備える。また、符号６はガ
イドレール、符号７は感光体である。ヘッド１は主走査
方向の両側を前記のリードスクリュー５とガイドレール
６に支持されて平行に副走査方向へ移動する。ステップ
モーター２が駆動されるとウォームギア３とはすば歯車
４に減速されてリードスクリュー５が回転し、ヘッド１
が移動する。

【００１８】なお、光プリンタには、露光時には停止す
る間歇移動のものがあるが、この実施形態では、少なく
とも露光している間はヘッドが停止せず連続して移動す
るタイプのものとする。この実施形態において、ステッ
プモーター２は、回転数＝６２．２２ｒｐｓ、ステップ
角度＝１８°、リードスクリュー５は、回転数＝６．２
ｒｐｓ（モーターからの減速比１０）、リードピッチ＝
１ｍｍ／１回転、１画像に要求される画像ライン数＝６
４０ライン、であり、画像の大きさ＝ヘッド送り方向で
６２.１ｍｍ（有効６２１ライン）である。したがっ
て、ステップモーターの１回転は２０ステップであり、
１回転中に２画素ラインが形成される。ただし、画素ピ
ッチは１０ステップずつに対応しているわけではない。
そして、１画像を形成に要する時間は４．９４０秒であ
る。

【００１９】ヘッド１の構造は従来と同様であって(図
４)、ＬＥＤ８、ＬＥＤ８からの放射光を副走査方向に
誘導拡散し下方へ方向付ける導光板９、液晶シャッター
１０及びレンズアレー１１を備える。ＬＥＤ８は、ＲＧ
Ｂ光を放射するそれぞれのＬＥＤからなり、液晶シャッ
ター１０は、微小なエレメントが副走査方向に１列に固
定されたものである。レンズアレー１１は前記エレメン
トを透過した光を感光体７上の焦点Ｐに集める。

【００２０】図４は、ヘッド１に関する制御ブロックを
示したもので、作動と共に説明する。ヘッド１の移動
（副走査）と光の照射作動（主走査）は、光プリンタが
備えた画像形成制御部によって制御される。画像形成制
御部は、ヘッド移動制御部と露光制御部を備える。ヘッ
ド移動制御部からはヘッド移動信号がモーター駆動回路
に伝達され、ここで生成された出力パルスでステップモ
ーター２が駆動される。なお、ヘッド移動制御部には変
調部があって、パルス信号はここに格納されている変調
データに基づく周波数変調を受けてから発信される。

【００２１】変調データは、ステップモーター２の１回
転における速度変動とリードスクリュー５の１回転にお
ける速度変動（“うねり”）の双方を記録するもので、
種々の手段で入手できるが、個々の光プリンタで異な
り、また、気温など環境によっても異なるので、この実
施形態では、光プリンタの起動当初に、変調データを収
集する目的で仮の画像形成作動を一度行なわせる。デー
タは画像形成制御部で処理され、それぞれ変調データと
して記録される。具体的には、光プリンタのスイッチＯ
Ｎ時、初期のローディングやセッティングが落ち着いた
のち、格納してあるモデル画像（測定に適合させた１画
像であり、感光体には露光しない）作成の指令が画像形
成部に送られ、ヘッド１が実際の画像形成時と同様に移
動される。その間、センサー１３から得られるステップ
モーター２の速度変動データと、センサー１２から得ら
れるリードスクリュー５の速度変動データが記録され
る。

【００２２】露光制御部は、形成しようとする画像のデ
ータに基づき、色切換え信号、及びエレメント選択信号を
形成してフレームメモリに納め、制御した強度のＲＧＢ
光を感光体７へそれぞれ順次、周期的に繰り返し照射す
る。繰り返し間隔は画素ピッチである。

【００２３】画像形成制御部にパソコンなどから画像形
成指令があると、画像形成部は画像データを取り込むと
共に、ヘッド移動制御部からヘッド移動のパルス信号を
発し、これを受けて、モーター駆動回路が出力パルスを
出力し、出力パルスでステップモーター２が駆動され
る。一方、前記の画像形成制御部は露光制御部に指令
し、色切換え信号と選択エレメント信号を生成し、これ
らを受けてＬＥＤ駆動回路はＲＧＢから選択した光を放
射させると共にこの光を露光させる個所に対応して位置
しているエレメントのみを開く。

【００２４】この結果、ステップモーター２の回転と共
に副走査方向に移動するヘッド１からＲＧＢ光が感光体
上へ順次周期的に繰り返し照射されてＲＧＢの３本の線
からなる画素ラインが、この実施形態ではステップモー
ター２の１回転において２本ずつ、一定のピッチで形成
され、６４０本の画素ラインで画像が形成される。

【００２５】画素ラインを形成するに際してステップモ
ーター２に供給するパルス信号は、前記２種の変調デー
タに基づいて変調され、ステップモーター２の回転速度
が調整される。変調データは、モーター回転レベルでは
図５の状態にあるものを図６の状態に調整するもので、
図５では、パルス信号の間隔（図イ）が等間隔で変調前
である。このとき、ステップモーター２は１回転におい
て波形１４（図ロ）のように速度変動しているものとす
る。変調データは、前記波形１４の時間軸を中心に対称
形(逆転)とした波形１５（図５ロ破線）の電圧であっ
て、この電圧に応じて、パルス送り出しの間隔(周波数)
を制御する（図６イ）。すなわち、ステップモーターの
１回転において、摩擦抵抗が少なく、ヘッド移動が平均
値よりも早くなる部分ではパルス送り出し間隔を大きく
してステップモーター２の平均速度を遅くし、平均値よ
りも遅くなる部分では、送り出し間隔を小さくしてステ
ップモーター２の平均速度を速くする。すると、変調後
のステップモーター２の回転速度はきわめてなだらかな
波形１６となりほぼ均一なものとなる（図６ハ）。

【００２６】なお、変調は応答遅れを勘案して、時間軸
で変調波形が速度波形より先行するよう位相を早めて適
用する。図５（ハ）は、このときのＲＧＢ光それぞれの
露光時間と画素ピッチおよび画素ラインの関係を示した
ものであり、調整前と調整後とで変わらない。図５
（ニ）はこれを（ロ）の図に合成したものである。ま
た、図６（ニ）は同様にこれを図（ハ）に合成したもの
である。図５（ニ）と図６（ニ）を対比すると明らかな
ように、調整前では、ＲＧＢ光のどれについても第１と
第２の露光時ではステップモーター２の速度に大きな差
があるのに対して、調整後ではＲＧＢ光のどれをとって
も第１の露光時と第２の露光時とでステップモーターの
速度にほとんど差がない。したがって、図５（ニ）の場
合には、第１の画素ラインと第２の画素ラインとで濃淡
や色調の差があるが、図６（ニ）の場合にはほとんどな
い。

【００２７】リードスクリュー回転レベルでの変調デー
タ（“うねり”に関する変調データ）は、モーター回転
レベルの場合と同様に、図７（イ）のような速度変動波
形１７に対して同図（ロ）のように速度変動波形を逆転
した波形１８となる電圧である。なお、図７（イ）の速
度変動波形１７は、ヘッド移動速度の変動として記載さ
れており、リードスクリュー５の速度変動波形にモータ
ー回転レベルの速度変動波形が重畳されている。そし
て、前記（イ）の速度変動波形１７は、“うねり”に関
する変調データを供給することにより、出力パルスの時
間間隔が調整されて同図（ハ）のようなほとんど“うね
り”のない波形１９となる。このため、位置が異なる画
素ラインの間における濃淡や色調の差は、リードスクリ
ューの回転レベルでも大きく改善される。

【００２８】したがって、モーター回転レベルとリード
スクリュー回転レベルの変調データを合わせて用いれ
ば、ヘッドの移動はほとんど平坦となり、各画素ライン
は基本とする条件を同じにして形成されるので、画像全
体で濃淡、色調の差が周期的に生じることによる、小ピ
ッチのあるいはこれに大ピッチのものが重なって現れる
縞模様の発生はない。

【００２９】以上、実施形態として、ステップモーター
１回転で２本の画素ラインを形成する場合であって、か
つ、ステップモーター２の１回転における速度変動とリ
ードスクリューの１回転をそれぞれ単位とした変調デー
タによってパルスの時間幅を調整する速度変動について
説明したが、この発明は、ステップモーター２の速度変
動にともなうヘッド１の速度変動を、ステップモーター
２へ供給するパルスの周波数をステップモーター２の速
度変動を解消する方向に変調してヘッドの移動を均一に
するので、基本的にステップモーター２の回転と関係な
く画素ピッチを設定することができる。しかも、画像に
縞模様が現れることがない。

【００３０】前記のモーター回転レベルでの変調データ
だけ、あるいは、リードスクリュー回転レベルの変調デ
ータだけを用いてもヘッドの移動速度はかなり改善され
実効がある。ちなみに速度変動を完全になくすことが困
難であっても２０％ある速度変動を５％程度に緩和する
と濃淡や色調の差に基づく縞模様は目障りとならない程
度にほとんど解消される。

【００３１】また、前記の実施形態はステップモーター
の１０回転でリードスクリュー１回転、送りピッチ１ｍ
ｍとしているが、送りピッチを２ｍｍとすると“うね
り”の波長は２倍の長さになり、速度変動の程度が緩や
かになって、“うねり”による縞模様が現れにくくなる
傾向がある。したがって、“うねり”による縞模様の解
消には、リードスクリュー５の送りピッチを大きくする
ことも効果的である。

【００３２】

【発明の効果】濃淡や色調の差による縞模様のない画像
を形成することができる。画素ピッチの設定に自由度が
高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステップモーターの回転と画素ピッチ及びモー
ターの速度変動を示す図（モーター回転レベル）。

【図２】モーターの速度変動とリードスクリューの速度
変動（“うねり”）を示した図（リードスクリューの回
転レベル）。

【図３】光ヘッドとヘッド駆動機構の部分を示す斜視
図。

【図４】ヘッド駆動の機構を示すブロック図。

【図５】（イ）は、ステップモーター１回転における通
常のパルス信号の配列。（ロ）はこの場合におけるステ
ップモーター１回転における速度変動の波形。（ハ）
は、画素ラインを形成するＲＧＢ光それぞれの露光時間
と画素ピッチの説明図、(ニ)は、（ロ）図と（ハ）図を
合成した図。

【図６】（イ）は、ステップモーター１回転における変
調後のパルス信号の配列。（ロ）はこの場合における変
調データの電圧波形。（ハ）は、変調後のステップモー
ター１回転における速度変動の波形。(ニ)は、（ハ）図
に画素ラインを形成するＲＧＢ光それぞれの露光時間を
合成した図。

【図７】（イ）はリードスクリューの１回転におけるヘ
ッド移動速度の変動を示した図。（ロ）は、この場合に
おける変調データの電圧波形。（ハ）は、変調後のヘッ
ド移動速度の波形。

【符号の説明】

１光ヘッド２ステップモーター３ウォームギア４はすば歯車５リードスクリュー６ガイドレール７感光体８ＬＥＤ９導光板１０液晶シャッター１１レンズアレー１２回転速度検出用のセンサー（リードスクリュー）１３回転速度検出用のセンサー（モーター軸）１４ステップモーターの速度変動を示す波形（調整
前）１５変調データの電圧波形（モーター回転レベル）１６ステップモーターの速度変動を示す波形（調整
後）１７ヘッド移動速度の変動を示す波形（リードスクリ
ューの回転レベル・調整前）１８変調データの電圧波形（リードスクリューの回転
レベル）１９ヘッド移動速度の変動を示す波形（調整後）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データに基づき感光体上に光を照射
して画像を形成するプリンタであって、画像データに基
づき、ＲＧＢ光を時分割で照射し１回のＲＧＢ光の照射
で感光体上に１画素ラインを形成することを周期的に繰
り返す光ヘッドを備えるとともに、感光体と光ヘッドと
の少なくとも一方を他方に対して移動させるステップモ
ーターを有し、前記感光体または前記光ヘッドの移動速
度を一定とするように、ステップモーターに供給するパ
ルス信号の時間幅を変化させたことを特徴とする光プリ
ンタ。
【請求項２】前記感光体または前記光ヘッドの移動速
度を、モーター１回転における速度変動に対応させて一
定とするように、ステップモーターに供給するパルス信
号の時間幅を変化させたことを特徴とする請求項１に記
載の光プリンタ。
【請求項３】前記感光体または前記光ヘッドの移動速
度を、モーター１回転における速度変動とステップモー
ターによって駆動回転されるリードスクリューの１回転
における速度変動を合成した速度変動に対応させて一定
とするように、ステップモーターに供給するパルス信号
の時間幅を変化させたことを特徴とする請求項１に記載
の光プリンタ。
【請求項４】１画素ラインを形成する時間は、ステッ
プモーターに供給する出力パルスの１パルス時間の整数
倍としてあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
１つに記載の光プリンタ。
【請求項５】光ヘッドは、LED光源と液晶光シャッタ
ーとを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１つに記載の光プリンタ。
【請求項６】少なくとも光ヘッドによる照射が行われ
ている間は光ヘッドの移動が連続していることを特徴と
した請求項１〜５の何れか１つに記載の光プリンタ。