JP2680315B2 - 記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気信号に従い、中間調を含む記録を行
うカラー記録に適した記録方法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、この種の記録装置は、ブラウン管上に形成した
画面を写真撮影する方法や、３原色ガスレーザを用いて
カラーフィルム上に画像を形成する方法などが採用され
てきた。しかし、ブラウン管を用いる方法は小形化と経
済化に限界があるとともに、ブラウン管上の蛍光体が不
均一であり、微視的には発光むらがあり、解像度の高い
記録を得るのが困難であった。また、画面の周辺で画像
が歪む欠点があった。一方、ガスレーザを用いたカラー
記録は、良好な画像が得られるが、ガスレーザが高価で
大形であるため、ブラウン管以上に小形化と経済化が困
難であった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一方、中間調を含む記録を小形で経済的な装置とする
要求に対して、液晶セルアレイを用いた一次元記録ヘッ
ドの使用があるが、実際には形成する画素の記録媒体
上、つまり感光体上の位置精度が不足し、長周期の濃度
のうねりや各画素の光量の不均一性による副走査方向へ
の線上の濃度むらが目立つなどに問題がある。また、カ
ラー記録を行う場合は、３原色の信号を重ねて書き込ん
だ感光体上の同じ画素の各色の位置精度が悪くなり易
く、これによりモアレによる色ばらつきが生じる問題が
ある。このため、各色の書込み位置を巨視的に見て充分
な精度を有し、微視的に見ても10ミクロンメートル単位
程度の精度を保たねばならない問題がある。さらに、銀
塩カラーペーパのように光感度の低い感光体を用いる場
合は、液晶の開動作時間を長くとれないとともに、光源
の光強度に限界があるため、現実には記録が不能である
などの問題がある。 この発明は、上記の点にかんがみなされたもので、記
録される画素の位置精度が良く、かつ各画素の光量制御
が非常に制度良くでき、さらに低感度の感光体にも適応
性を持たせることの可能な記録方法を提供することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 電気信号に従い光透過を制御し、その状態を一定時間
保持する機能を有する複数の窓を２次元平面に配置した
２次元記録ヘッドと、前記２次元記録ヘッドに光を照射
する光源と、前記２次元記録ヘッドとの位置関係が固定
され、前記光を受けて記録像を形成する記録媒体と、前
記２次元記録ヘッド上の画像を前記記録媒体上に投影す
る光学系とを備えた記録装置を用い、２進法ディジタル
化した階調信号の特定の桁の２進値に合せて光透過状態
と光不透過状態を前記２次元記録ヘッドに書込み、その
状態を保持させつつ、前記桁の最大値の多進法の値に対
応する光量を前記光源に発光させて前記記録媒体を露光
し、さらに別の桁の２進値に従い前記露光と同様に露光
する操作を必要な回数繰返して前記の同一記録媒体上に
多階調の露光を行うものである。 〔作用〕 この発明の記録方法は、２進法でディジタル化した階
調信号の特定の桁の２進値に合せて光透過状態と光不透
過状態を２次元記録ヘッドに保持させつつ、前記桁の最
大値の多進法の値に対応する光量で記録媒体を露光し、
次に別の桁の２進値に従い前記と同様な露光をくり返
し、同一記録媒体上に多階調の露光を行って記録がなさ
れる。 〔実施例〕 第１図はこの発明の記録方法に使用する記録装置の主
要部である２次元記録ヘッドの外観の一例を示す正面図
である。 この図において、１は２次元記録ヘッド、２は液晶セ
ルアレイ、３は前記液晶セルアレイ２を駆動するための
多数のドライバーを内蔵した駆動回路、４は前記液晶セ
ルアレイ２と駆動回路３を結ぶ配線部、５は基板えあ
る。ここで、液晶セルアレイ２は２次元にセルが規則的
に配列してあり、各々のセルは駆動回路３により独立に
光透過状態と光不透過状態が形成可能になっている。ま
た、ここで用いる液晶セルアレイは光透過状態と光不透
過状態のどちらか一方の状態を一定時間維持することが
可能であり、この例としては強誘電性液晶セルアレイ，
スーパーツイスト液晶セルアレイや、薄膜トランジスタ
を各セルに付けたセルアレイ等がある。 第２図は、第１図の場合の液晶セルアレイ２を構成す
る上下の基板の例であり、このうちの一方の基板6A上の
金属配線８と、透明導電層を持つ窓７を示す図であり、
横方向に並ぶ窓７が共通の金属配線８により電気的に接
続されている。また、各金属配線８は各々独立に第１図
に示した駆動回路３と接続され、独立に駆動可能になっ
ている。また、各金属配線８間は絶縁性の光遮光層９が
塗布してあり、窓７以外の部分から光が漏れないように
してある。 第３図は液晶セルアレイ２の他方の基板6B上の金属配
線10と、透明導電層を持つ窓７を示す図であり、縦方向
に窓７が並んでおり、さらに縦方向には各窓７が透明導
電層と金属配線10と電気的に接触しており、各々の列は
第１図に示した駆動回路３と個別に接続してあり、独立
に駆動可能である。ここで、金属配線10の部分は光透過
窓の縦方向の長さを制限する目的と透明導電層に比べて
抵抗が低いため、配線の抵抗を減少する目的で使用して
ある。 これらの第２図と第３図の配線等をした基板6Aと6Bを
配向処理した後、これ等の間に、例えば強誘電性液晶材
料を挟んで第１図の液晶セルアレイ２を構成する。ここ
で、この他に液晶セルアレイ２の上下の両側に直交ニコ
ル状態の偏光板（図示が繁雑になるため省略）が配置し
てある。このような構成の液晶セルアレイ２を用いて第
１図の２次元記録ヘッド１を作製する。これらの各窓７
を別個に駆動する方法としては、この種の液晶パネルを
駆動する方法と基本的には同じであり、マトリックス形
駆動方式等として知られている方法がある。これによ
り、画像情報を２次元記録ヘッド１上に形成し、この状
態を保持することができ、さらに、必要に応じて書替え
ることが可能である。 以下にこの２次元記録ヘッド１を用いた記録装置の概
要を説明する。 第４図はこの発明の記録方法に使用する記録装置の一
実施例を示す断面略図である。熱陰極管または冷陰極管
を用いた光源11から出た光の一部は光センサ12に行き、
他の一部は拡散板13を通過した後、２次元記録ヘッド１
に達する。２次元記録ヘッド１により光の透過を画像情
報に従って制御し、その光をレンズ14により記録媒体で
ある感光体15上に投影し、感光体15を画像情報に従って
露光する。ここで、光源11は発光量を光センサ12で検出
しており、必要な光量に達した時点で消灯することが可
能な光量制御回路16を備えている。ここで必要な光量と
は、熱陰極管や冷陰極管の持つ残光を含めた光量を意味
している。 また、光源として熱陰極管または冷陰極管を使用する
のは、その応答が速く、光量の制御が容易であり、この
装置の最も重要な光量制御が正確にできるとともに、３
原色の発光蛍光体の使用や色フィルタの使用によりカラ
ー化が可能なためである。また、これを用いることによ
り稼働部が全くない装置が構成可能になる利点がある。
これにより信頼性が向上するとともに記録速度を高速に
することができる。 この記録装置の特徴と、これを用いた記録方法を次に
説明する。 この記録装置は、光源11,2次元記録ヘッド1,レンズ14
ならびに拡散板13等からなる光学系，感光体15の位置関
係を固定したまま記録が可能なため、後述する銀塩カラ
ー写真に３原色の光を３回露光するにあたり、露光され
る各色の画素の位置再現性が良く、全くずれを生じな
い。このため、１次元記録ヘッドと機械的走査を併用す
る従来の方法に比べて、色ずれの問題やモアレの問題が
生じない利点があり、色再現性が非常に優れた画像を形
成できる特徴が第１にある。 また、光源11を３原色に合せて３種類設けることによ
り可動部がない装置が構成でき、非常に信頼性の高い装
置で高速の記録が可能になる。 次に、この２次元記録ヘッド１を使用して中間調を記
録する記録方式について説明する。 第５図（Ａ）〜（Ｄ）は各々第１図のの２次元記録ヘ
ッド１の液晶セルアレイ２の一部を示す図である。この
図には８個の液晶セル（C1からC8）が示してあるが、こ
のセルを用いて８階調の露出を行う方法を説明する。第
５図（Ａ）では斜線を引いたセル（C1,C3,C5,C7）は閉
状態であり、斜線の無いセルC2,C4,C6,C8は開状態であ
る。これらの状態は駆動操作により形成された状態であ
り、次の新な画像信号により書換えられるまで保持され
る。この第５図（Ａ）の状態で光量が“1"の単位の露光
を第４図の光源11により感光体15に与えられる。この
時、光センサ12により光源11の発光光量を正確に測定
し、その光量に達した時点で光源11を消灯する機能を光
量制御回路16が持っている。このためこの光源11の発光
光量は正確に制御可能である。ここで、、この光量制御
回路16と光センサ12は精度が低い記録では必ずしも必要
ではないので、省略できる。 次に同じ液晶セルアレイ２の各セル（C1〜C8）を第５
図（Ｂ）に示す状態とし、この状態において、光源11に
より“2"の単位の光量の露光を同一の感光体15に与え多
重露光する。次に同じ液晶セルアレイ２の各セル（C1〜
C8）を第５図（Ｃ）に示す状態とし、前回と同様に光源
11により“4"の単位の光量の露光を同じ感光体15に与え
る。このようにすると、それぞれのセル（C1〜C8）を通
過した光量はCEからC8に向い順次光量が“0",“1",
“2",“3",“4",“5",“6",“7"の単位の光量になる。
これを第５図（Ｄ）のセル内に数字でその値を示した。 この原理をさらに詳しく説明すると、C1からC8の各セ
ルに“0"から“7"の２進値を順次割当て、第５図（Ａ）
の段階では各々窓７に割り当てられた２進値の１桁目の
“0"と“1"の値に対応して窓７の光透過状態を制御す
る。この操作により形成された窓７の光透過状態を保持
しつつ、その２進値の最大値を、例えば10進値に変えた
値（例えば１桁目は“1"、２桁目は“2"、３桁目は
“4"、４桁目は“8"）に比例させた光量を光源11に発光
させ感光体15を露光する。ここで各桁の窓７の光透過状
態を保持させた後、露光をするのは、この種のセルの動
作のばらつきはその窓７の開閉のための立上りと、立下
りが最も多く、開閉を保持した状態では最も少なくなる
ことが最大の理由である。次に、第５図（Ｂ）の段階で
は各窓７に割り当てた２進値の２桁目の“0"と“1"の値
に対応して窓７の光透過状態を書替え、同様に２桁目に
対応する露光をする。さらに、同様に第５図（Ｃ）の段
階で３桁目の露光をして目的の階調露光をするわけであ
る。 この説明では、８階調の露光について説明したが、同
様にて次のセルアレイの状態で８の単位、次は“16",
“32",“64",“128"単位と順次露光量を増すことにより
その露光量の段階が増加し、多数の階調露光が少数の繰
返し等光により実現できる。このとき、それぞれの露光
は先に説明したように、光センサ12によりその露光量を
正確に制御するため、光源11の精度が非常に高く、かつ
それぞれのセルの開閉はそのセルのメモリ状態を使用す
るためのセル間の開口動作の立上りと立下りのばらつき
が問題にならず、安定な階調露光ができる特徴がある。 また、光源11として、光強度の強い熱陰極管または冷
陰極管を使用するとともに、露光時間を長くして光量を
多くとることも可能である。このため、銀塩カラーペー
パの様な銀塩写真フィルムに比べて感度の低い感光材に
も容易に適用可能な利点がある。また、露光時間の増加
によっても露光回数が少ないため記録時間の増加が比較
的少なくなる特徴がある。 ところで、ここで述べた光量の単位は記録媒体の感光
特性が線形でないため、各段階での露光量は初期の光量
の整数倍にする必要はなく、感光体15を考慮した値とす
る必要がある。また、これまでの説明では、少ない露光
量から多い露光量の順に多重露光をする方法で説明した
が、この逆の順序やその順序を適当に入れ換えることも
可能である。これまでは単に多階調の露光について述べ
たが、さらに、感光体15を銀塩カラー写真のように色の
３原色光を順次重ねて露光できるものを用いる場合は、
第６図に示すように、光源11を11R,11B,11Gの光の３原
色とし、これ等を各原色ごとに個別に発光させることに
よりカラー記憶が可能になる。この場合は、第１の白色
光を光源とし、色フィルタを機械的に交換して露光をす
る場合に比べて色フィルタを交換する必要がないため構
成部がなく、信頼性が高く、かつ交換の速度が速くなる
特徴がある。また、２次元記録ヘッド１を使用すると各
窓７の位置とレンズ14等の光学系と感光体15の位置が色
を重ねて露光するときに全く動かさないで済む特徴があ
る。このため、従来の１次元記録ヘッドにより機械的な
走査を行いながら、３原色の光を繰り返して露光する方
法で問題となる、各色を露光する時に生ずる露光位置の
ずれによる色ずれがこの２次元ヘッド１では全く問題に
ならない利点がある。 一方、従来形の１次元記録ヘッドでは、色ずれによっ
て生ずるモアレ現象をなくすため、各画素の記録位置を
３原色の各色ごとにモアレの目立たない角度に配置する
必要があった。この各画素を各色ごとに別の傾斜を持た
せる方法は、１次元記録ヘッドでは窓の位置が固定され
ているため、選択可能な角度が限られており、かつ複雑
な窓の開閉制御を行わなければ記録できない問題点があ
った。このため、１次元記録ヘッドでカラー記録を行う
ことは経済的に不利であるとともに、画像品質も限界が
あると考えられていた。この問題がこの発明の記録装置
では、全く問題にならない特徴がある。 また、これまではマトリックス駆動形の２次元記録ヘ
ッド１を前提として説明したが、先に説明した薄膜トラ
ンジスタなどの駆動回路を各窓７に取り付け、直接窓７
の開閉を制御する２次元記憶ヘッドでは、この発明の液
晶セルアレイ２の窓７の開閉を高速にでるため、書替え
の速度を高速化できる。 コントラストの良好なスーパーツイスト形液晶セルア
レイを繰り返して駆動し、その状態を維持することによ
り同様に記録ヘッドとして使用が可能である。 次に具体例について説明する。 〔具体例１〕 第２図，第３図の構成の液晶セルアレイ２を次のよう
に作成した。 基板6Aには表面抵抗が50Ωの酸化インジュウム膜を設
け、ホトリソグラフィによりパターニングをした。金属
配線8,10はニッケル無電界メッキにより形成した。ま
た、窓７は200×160μm²角の大きさとし、100×100窓と
した。配向処理は酸化シリコンの斜蒸着により行い、両
方の基板6A,6Bのラビング方向は平行とした。両方の基
板6A,6B間は２μｍのガラスファイバー製のスペーサを
用い、このスペーサにより形成された空隙に強誘電性液
晶を入れて液晶セルアレイ２とした。また、偏光板は、
上板の上と下板の下の２個所に入れ、上から順に偏光面
が直交するようにした。各金属配線８と10には独立した
駆動回路３を接続した。この窓７の立上りと立下り速度
は20Vで駆動したとき各々約１ミリ秒であり、形成され
たメモリ状態のコントラストは120:1であった。 この２次元記録ヘッド１を第６図の記録装置に組み込
み、単位“1"の露光から単位“32"までの露光を６回の
２次元記録ヘッド１の書替えによって行い、64階調の階
調記録を得た。カラー記録に際しては、光源11を３原色
の冷陰極管と色フィルタの組合せにより３種類設け、３
原色の信号に合わせて赫々の冷陰極管を発光させ先に説
明した操作を繰り返した。感光体15としてはインスタン
トカラーフィルム（FP−100、フジフィルム社製）を使
用し、３原色の階調を記録した。 得られた記録画像は各画素の濃度の均一性が良く、色
ずれが全くない記録が得られ、また、３原色の各光源ご
とに64階調の階調が得られ鮮明なカラー画像が得られ
た。また、カラー画像には３原色の記録に伴なうモアレ
現象は全く現れなかった。 〔具体例２〕 薄膜トランジスタ付の液晶パネル（電子OHP用透過型
パネル、400×600画素）を２次元記録ヘッドに流用し、
かつ光源は３原色蛍光灯として第６図の装置を構成し
た。ここで、蛍光灯の点灯は高周波点灯用の調光器（松
下電器性MODEL No CHF081DZ24−XD3−040）を使用し
て高速点灯を行った。また、蛍光灯は３原色の各色の蛍
光灯に色フィルタを付けて色純度を向上させて使用し
た。 露光の方法と感光体は具体例１と同様であり、各色ご
とに６回の操作を行い、それぞれの色ごとに約１秒の露
光時間を要した。このため、400×600画素の画像を作製
するのに約３秒で可能であり、非常に高速な記録が可能
であり、かつ鮮明なカラー記録が可能であった。 〔具体例３〕 具体例２の装置において、光源をキセノンランプに変
更した装置を用いて同様に記録を行った。この場合、キ
セノンランプは白色光であるため、３種類の光フィルタ
を各キセノンランプに取り付け３原色光とした。この場
合の露光時間はそれぞれの色ごとに約300ミリ秒の時間
を要した。このため、400×600画素を記録するのに約１
秒で可能であった。この場合の記録速度は液晶パネルに
画像情報を書込む時間が律速となった。 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明の記録方法は、電気信
号に従い光透過を制御し、その状態を一定時間保持する
機能を有する複数の窓を２次元平面に配置した２次元記
録ヘッドと、前記２次元記録ヘッドに光を照射する光源
と、前記２次元記録ヘッドとの位置関係が固定され、前
記光を受けて記録像を形成する記録媒体と、前記２次元
記録ヘッド上の画像を前記記録媒体上に投影する光学系
とを備えた記録装置を用い、２進法でディジタル化した
階調信号の特定の桁の２進値に合せて光透過状態と光不
透過状態を前記２次元記録ヘッドに書込み、その状態を
保持させつつ、桁の最大値の多進法、例えば10進法の値
に対応する光量を光源に発光させて記録媒体を露光し、
次に別の桁の２進値に従い、前記露光と同様な露光操作
を必要な回数繰返しての同一記録媒体上に多階調の露光
を行うので、各画素の露光量の精度が高く、かつ記録さ
れる画素の位置精度が良いため、カラー記録による重ね
合せ露光においても色ずれがなく、かつモアレ現象も生
じない特徴がある。このため、モアレ防止のため、画素
の配列角度の調整等が不要になり、複雑な記録順序など
の情報処理が不要となり、経済的である。さらに、比較
的低感度な感光材料を使用できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に用いる２次元記録ヘッドの実施例を
示す正面図、第２図，第３図はこの発明に用いる２次元
記録ヘッドの液晶セルアレイの実施例を示す基板の構成
図、第４図はこの発明に用いる記録装置の一実施例をそ
れぞれ示す断面略図、第５図はセルの開口状態と光透過
光量を示す図、第６図は別の記録装置の一実施例を示す
断面略図である。 図中、１は２次元記録ヘッド、２は液晶セルアレイ、３
は駆動回路、４は配線部、5,6A,6Bは基板、７は窓、8,1
0は金属配線、９は光遮光層、11は光源、12は光セン
サ、13は拡散板、14はレンズ、15は感光体、16は光量制
御回路である。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．電気信号に従い光透過を制御し、その状態を一定時
   間保持する機能を有する複数の窓を２次元平面に配置し
   た２次元記録ヘッドと、前記２次元記録ヘッドに光を照
   射する光源と、前記２次元記録ヘッドとの位置関係が固
   定され、前記光を受けて記録像を形成する記録媒体と、
   前記２次元記録ヘッド上の画像を前記記録媒体上に投影
   する光学系とを備えた記録装置を用い、２進法ディジタ
   ル化した階調信号の特定の桁の２進値に合せて光透過状
   態と光不透過状態を前記２次元記録ヘッドに書込み、そ
   の状態を保持させつつ、前記桁の最大値の多進法の値に
   対応する光量を前記光源に発光させて前記記録媒体を露
   光し、さらに別の桁の２進値に従い前記露光と同様に露
   光する操作を必要な回数繰返して前記の同一記録媒体上
   に多階調の露光を行うことを特徴とする記録方法。