JP3572022B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光プリンターに用いる露光装置に係わり、さらに詳しくは感光体上にフルカラープリントが可能な露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置の光シャッターとして、多数の液晶画素を有する液晶シャッターアレイを例に以下説明をする。液晶シャッターアレイの液晶画素をオン、オフして、感光紙上に複数色の変調されたカラー光を照射させ、カラー画像を書き込む方法は、例えば、特開平２−１６９２７０号公報に記載されている。
【０００３】
この方法は、図６に示すように、球面レンズ６２によって白色光源６１を線状に集光させる光学系の中に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色の光を透過させる３つの列シャッターを構成要素とするカラー液晶シャッター６３を配置させ、さらに、光が線状に焦光される位置には、多数個の画素エレメントが１列に並んだ白黒の液晶シャッターアレイ６４を配置させる構成となっている。前述の構成の基で、赤、緑、青色の各液晶列シャッターの開閉に同期して、白黒の液晶シャッターアレイ内の画素エレメントを各色情報に応じて開閉させている。また、色情報に応じて開閉する液晶シャッターの、画素１ライン分の書き込み時間は感光体である感光紙６４の移動時間にほぼ一致させている。
【０００４】
前記方法の利点は、精度の高いカラー露光を維持しながら、かつ、感光紙を連続的に移動するため、短時間のプリントが可能であることにある。すなわち、赤、緑、青色の光を透過させる３つの列シャッターの配置が、感光紙の移動方向に対してずれているので、球面レンズによって白黒の液晶シャッターアレイ上に線状に集光された赤、緑、青色の各カラーは感光紙が移動しない時は、白黒の液晶シャッターアレイと感光紙との間に距離があるため、感光紙上でわずかに位置ずれして順次光照射されるが、実際には感光紙の連続移動により、順次選択される３つの赤、緑、青色のカラー光は感光紙上でほぼ位置ずれすることなく重なりあって多重照射されることになるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した公報の方法も、白黒の液晶シャッターアレイ上に線状に集光された光が感光紙上に到達する過程で、焦点ぼけを生じる原理的欠点がある。この焦点ぼけを減少させるために、球面レンズの焦点距離を大きくしたりすると光路長が大きくなり、光学系を含んだ露光装置が大型化してしまい、コストも高くなってしまう。
【０００６】
したがって、本発明は上述の問題点を解決し、連続的に移動する感光紙上で焦点ぼけ無しに、赤、緑、青色の各カラー光を感光紙上の同一点上で精度よ重ね露光させ、高画質で短時間のプリントを可能にさせる低コストでコンパクトな露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の露光装置は、光源が、赤、緑、青色のカラー光を時間をずらして順次発光を繰り返し、光シャッターが画素列を備え、光源と光シャッターとの間には、光源からの光を画素列に対応する線状光へと変換する変換手段を配置し、画素列の画素は、線状光のカラー光に同期して、かつ画像データに基づいて開閉し、画素列の画素を透過した光を、連続移動する感光体の上に照射することを特徴としている。さらに好ましくは、この変換手段と光シャッターを光路に沿ってほぼ密着して配置するとともに、変換手段の側方に光源を配置する構成としている。
【０００８】
また光源は複数のカラー光を発光することを特徴としている。さらに好ましくは変換手段は矩形形状を有し、矩形形状の側面から発光が入射し、変換手段の下面より出射することが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の構成によれば、発光を制御する光シャッターと、発光の光路を変換する変換手段とを積層し、光源は変換手段の側方に配置する。したがって、光源から光シャッターまでコンパクトにセットすることができ、低コストでコンパクトな露光装置を提供することが可能となる。変換手段としては、例えば矩形形状を有するアクリルロッドを用いることによって、アクリルロッドの側面から入射した光源からの発光を下面より出射させて、光シャッターに入射することで、発光の光路を変換することが可能である。
【００１０】
この時、発光として、赤、緑、青色のカラー光を用いることによって、感光体の移動速度に画素列ごとの画素の開閉時間を掛けた感光体の移動距離が赤、緑、青色の３種の画素列ピッチに等しくなるように設定することにより、感光紙上の１絵素上で赤、緑、青色の光をきれいに重ね合わせることが可能となり、色ずれのない高画質のプリントを提供することができる。
【００１１】
また、本発明の構成によれば、光源として赤、緑、青色のカラー光が時間をずらして順次露光を繰り返す点光源と、点光源を線状光に変換する変換手段を配置しており、変換手段と光シャッターとを直線上に配置し、側方に配置された光源からの発光が変換手段を通って、光シャッターの上方より照射される。また、セルフォックレンズアレイを用いて光シャッターアレイ上で形成された線画像を感光紙上へ結像するため、ハロゲンランプ点光源から感光紙上にカラー光を照射する光学系の小型、低コスト化が可能である。
【００１２】
変換手段として、点光源を線状光に変換可能な矩形形状のアクリルロッドを使用することができる。すなわち、ハロゲン白色光源を色分離するカラー液晶シャッターの大きさは、たかだかアクリルロッド端面を覆うサイズであればよく、感光紙上へのプリント幅に比べ格段に小型化する。また、カラー液晶プリントヘッドの構成要素であるハロゲン光源、色分離のカラー液晶シャッター、アクリルロッド、光シャッターとして白黒液晶シャッターアレイ、セルフォックレンズアレイの各エレメントはそれぞれ光の光路に沿ってほとんど密着して配置され、光の結像や集光のための特別の光路長を必要としないので、非常にコンパクトで低コストのカラー光書き込みヘッドとなる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明のカラー露光装置の一実施例を表す模式説明図である。ハロゲンランプ点光源１１からの白色光をカラー液晶シャッター１２により、赤、緑、青色の発光に分離したものを光源として用い、時間をずらして連続的に変換手段であるアクリルロッド１３の端面に入射する。前記アクリルロッドは図のように矩形形状を有し、発光の出射面を除いてアルミなどが蒸着された反射箔で覆われおり、ロッド端面から入射した光を効率的に線状光に変える働きを持つ。またアクリルロッドと光シャッターである白黒液晶シャッターアレイ１４とは積層して配置した。したがって、白黒シャッターアレイ１４には赤、緑、青色の線状光が時間をずらして連続的に照射される。
【００１４】
その際、白黒シャッターアレイ内には赤、緑、青色に対応した３列の画素列があるが、それぞれ、指定されたカラー光のみ透過可能であるように駆動される。例えば、赤色の線状光が照射される時には、赤色に対応した１画素列のみ透過可能で、他の２列の画素列は暗状態に維持される。そして、白黒液晶シャッターアレイで変調される赤、緑、青色の各線状光はセルフォックレンズアレイ１５によって、ポラロイド社製のスペクトラ・インスタントフィルムなどの感光紙上に結像される。この時、感光紙は白黒液晶シャッターアレイに対する相対的な移動により、赤、緑、青色の各線状光は感光紙上の同一の場所で順次露光されることになり、色ずれのない高品質のプリント画像が得られる。
【００１５】
なお、前述の２種の液晶シャッター（カラー液晶シャッター１２、白黒液晶シャッターアレイ１４）には、短時間のプリント時間を達成するために、１０キロヘルツ程度の交流電圧の印加によって、ミリ秒単位で高速応答するスーパーツイステッドネマチック型液晶を用いた。図２は白色光を色分離するためのカラー液晶シャッターの模式図であり、赤、緑、青色に対応する３つの領域に分割された透明電極付き上ガラス基板２３と、全面べたの透明電極付き下ガラス基板２５の間にねじれ角度が２４０度ツイストで、５．５ミクロンの液晶層２４を挟み、また、偏光軸が直交するように上偏光板２２と下偏光板２６が配置され、さらに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色のカラーシャッター２１を上偏光板２２上に配置して構成されている。
【００１６】
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色のカラーシャッターの面積は感光紙の色感度、液晶層の色、ハロゲン光などに合わせてその比率を調整するが、本実施例の場合赤、緑、青の順番で面積を広くして色バランスのよいプリント画像を得るようにしている。以上述べた色を分離するカラー液晶シャッターは１．２センチ角の小さな外形サイズで、３ミリ秒毎に赤、緑、青の透過光をアクリルロッドの端面に順次照射していく。
【００１７】
図３はアクリルロッドから３ミリ秒毎に順次出射する赤、緑、青色の線状光を色信号に応じて変調する白黒液晶シャッターアレイの画素配置を示す模式平面図であり、６４０本の信号電極３１と３本の走査電極３２との交差により、１９２０個の１４０ミクロンサイズの白黒画素が形成されている。赤色の線状光が照射される３ミリ秒間は走査電極Ｔ１上の画素のみ画像信号に応じて変調され、走査電極Ｔ２とＴ３上の画素はすべて暗状態にセットされている。次に、緑色の線状光が照射される３ミリ秒間は走査電極Ｔ２上の画素のみ変調され、走査電極Ｔ１とＴ３上の画素は暗状態にセットされている。最後に、青色の線状光が照射される３ミリ秒間は走査電極Ｔ３上の画素のみ変調され、走査電極Ｔ１とＴ２上の画素は暗状態にセットされている。
【００１８】
上記繰り返しが３ミリ秒毎に感光紙と相対的に移動する白黒液晶シャッターアレイ上で起こり、フルカラー画像を書き込んでいく。図４は白黒液晶シャッターアレイ上の画素を前述した動作で動かすための実際の駆動波形である。信号電極（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・）には３ミリ秒毎に明状態の選択には零電圧、暗状態の選択には１２ボルト１０キロヘルツの交流波形をそれぞれ印加する。なお、３ミリ秒の選択時間内で零電圧期間と交流電圧期間との比率を変えれば中間調の選択波形となる。
【００１９】
一方、３本の走査電極（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）には９ミリ秒毎に２４ボルトの交流電圧と零電圧が２対１の時間比率で印加され、零電圧の期間は各走査電極の順番にしたがってって３ミリ秒ずつずれている。これは３本の走査電極上の画素列を３ミリ秒毎に順次選択するためで、信号電極を通じて印加されるが画像データは走査電極電圧が零電圧の期間の時のみ液晶画素を変調可能である。逆に、２４ボルトの交流電圧が印加されている時は信号電極にどのようなデータ信号が印加されても、液晶画素に印加される電圧が１２ボルト以上となり、暗状態にセットされる。
【００２０】
前述の駆動方法により、赤、緑、青色の各線状光は白黒液晶シャッターアレイ内の３つの走査電極上における画素列によって順次変調され、セルフォックレンズアレイを通して、相対的に移動している感光紙上へ色ずれすることなく結像した。なお、ポラロイド社製スペクトラインスタントフィルムを用いたプリント実験では、画素数６４０×４００で各色６４階調のフルカラーの画像プリントを約４秒で形成することができた。
【００２１】
なお、白黒液晶シャッターアレイの画素列数は３列以上の場合にも適用可能である。例えば、図５に示すように、４本の走査電極５２（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）と多数本の信号電極５１（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・）とで形成される白黒液晶シャッターアレイにおいては、赤（Ｒ）色の線状光の変調は２本の走査電極Ｔ１、Ｔ２と各信号電極群の組み合わせで行い、緑（Ｇ）色の線状光の変調には走査電極Ｔ２、Ｔ３と信号電極群の組み合わせで行い、青（Ｂ）色の線状光には走査電極Ｔ３、Ｔ４と信号電極群の組み合わせで変調を行う。この方法は、感光紙上に各カラー線状光を露光する際に光の照射密度を高めることが可能で、光源の強度が弱い時に極めて有効である。
【００２２】
【発明の効果】
以上の実施例で述べたように、本発明の露光装置は、赤、緑、青色のカラー光が時間をずらして順次露光を繰り返す光源と、ハロゲンランプ点光源を線状光に変換するアクリルロッドとを配置して構成されているため、コンパクトで低コストなカラー液晶プリントヘッドとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明に係わるカラー液晶シャッターの実施例を示す模式図である。
【図３】本発明に係わる白黒液晶シャッターアレイの実施例を示す模式平面図である。
【図４】本発明に係わる白黒液晶シャッターアレイの駆動波形図である。
【図５】本発明に係わる白黒液晶シャッターアレイの別の実施例を示す模式平面図である。
【図６】従来のカラー液晶プリント装置の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
１１ ハロゲンランプ
１２ カラー液晶シャッター
１３ アクリルロッド
１４ 白黒液晶シャッターアレイ
１５ セルフォックレンズアレイ
１６ 感光紙
２１ カラーシャッター
２２ 上偏光板
２３ 透明電極付き上ガラス基板
２４ 液晶層
２５ 透明電極付き下ガラス基板
２６ 下偏光板
３１ 信号電極
３２ 走査電極
３３ 白黒画素
５１ 信号電極
５２ 走査電極
６１ 白色光源
６２ 球面レンズ
６３ カラー液晶シャッター
６４ 白黒液晶シャッター
６５ 感光紙

Claims (4)

1. 複数の画素を有する光シャッターを備え、各画素は光源からの光を画像データに基づいて透過し、感光体上にカラー画像を書き込む露光装置において、前記光源は、赤、緑、青色のカラー光を時間をずらして順次発光を繰り返し、前記光シャッターは画素列を備え、前記光源と前記光シャッターとの間には、前記光源からの光を前記画素列に対応する線状光へと変換する変換手段を配置し、前記画素列の画素は、前記線状光のカラー光に同期して、かつ画像データに基づいて開閉し、前記画素列の画素を透過した光を、連続移動する感光体の上に照射することを特徴とする露光装置。
2. 前記変換手段と前記光シャッターとは、光路に沿ってほぼ密着して配置され、前記変換手段の側面に前記光源を配置したことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記変換手段は矩形形状を有し、前記矩形形状の側面より入射した光源からの光を、前記矩形形状の下面より出射し、前記光シャッターに入射することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記変換手段がアクリルロッドであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。

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