JPH04368967A - カラー複写機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿画像を光電変換し
てカラー複写を行うディジタル式のカラー複写機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー複写を行う複写機として
は、アナログ式のものとディジタル式のものとが知られ
ている。アナログ式の複写機は、原稿画像をレンズ等の
光学系を介して記録材料に投影することにより、画像を
全て光学的に処理する。従って、拡大や縮小はレンズの
倍率を変更することにより容易に行うことができるが、
階調の再現や色の再現を全て光学的に処理することは困
難であり、また、画像を編集したり、加工することはほ
とんど不可能である。

【０００３】他方、ディジタル式の複写機は、原稿画像
を電気信号に一旦変換するので、画像を編集したり、加
工することが容易であり、また、階調を再現する場合に
は濃度階調方式や面積階調方式を記録材料に応じて選択
することにより容易に処理することができる。更に、色
を再現する場合には種々の補正を行うことができ、原稿
画像の色に忠実なハードコピーを容易に得ることができ
る。このようにディジタル式の複写機は、ディジタル画
像処理を有効に仕様できるので、アナログ式のものに比
べてピクトリアルなカラーハードコピーを実現すること
ができる。

【０００４】従来、この種のディジタル式カラー複写機
は、原稿画像を読み取るためのＣＣＤ（電荷結合素子）
リニアイメージセンサと、ＣＣＤリニアイメージセンサ
により読み取られた画像データを処理する画像処理回路
と、画像処理回路により処理された画像データを記録紙
に記録するための銀塩写真方式又は電子写真方式のプリ
ンタ部とにより概略的に構成されている。

【０００５】銀塩写真方式のプリンタ部は画質の点で優
れているが、複雑な現像処理や高価な専用記録紙が問題
であり、他方、電子写真方式のプリンタ部は、記録媒体
として安価な普通紙を使用することができるのでランニ
ングコストが安価であり、また、トナーの近年の改良に
より画質も向上している。画像読み取り部としては、３
００〜４００ＤＰＩ（１インチ当たりのドット数）の読
み取り解像度が要求され、原稿画像を主走査方向に読み
取り可能なように複数のＣＣＤ素子を直線状に配置した
ＣＣＤリニアイメージセンサが用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
リニアイメージセンサは、複数のＣＣＤ素子が直線状に
配置されているので、隣接するＣＣＤ素子の各継ぎ目に
工夫が必要であり、例えばＣＣＤ素子を千鳥状に配置し
た場合には画像信号をラインメモリに格納した後合成等
の処理を必要とする。また、ＣＣＤリニアイメージセン
サ自体が高価であり、従って、ディジタルカラー複写機
を低価格化することができないという不都合がある。

【０００７】本発明は、高画質のカラーハードコピーを
得ることができかつ安価に製造可能なカラー複写機を提
供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、原稿画
像の書き込み平面を有する空間光変調素子と、この空間
光変調素子上をレーザビームによって走査するビーム走
査手段と、ビーム走査手段からのレーザビームを空間光
変調素子が変調することにより得られる光を光電変換す
る受光手段とを備えており、受光手段から得られる信号
に応じて原稿画像を再生するようにしたカラー複写機が
提供される。

【０００９】

【作用】原稿画像は空間光変調素子の書き込み平面に印
加されて書き込まれる。この書き込まれた画像がビーム
走査手段のレーザビームにより走査されると、空間光変
調素子からその入力像に応じた変調光が出射され、これ
が受光手段により受光されて光電変換される。受光手段
からの信号は、種々の画像処理をなされた後、感光体の
露光信号となり、これによって原稿画像の再生が行われ
る。

【００１０】空間光変調素子は、ＣＣＤリニアイメージ
センサに比べて安価であり、また、読み取り面及び読み
出し面において一様な特性を有し、各素子の間の継ぎ間
が問題にならないので、高画質のカラーハードコピーを
安価な複写機で得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１は本発明のカラー複写機の一実施例に
おける特に原稿画像読み取り部の概略構成を示す断面図
である。

【００１３】同図に示すように、原稿画像読み取り部は
、原稿１０の複写する側の面の一部をライン状に照明す
るための光源１１及び集光ミラー１２と、原稿１０から
の反射光を集光するためのロッドレンズアレイ１３と、
ロッドレンズアレイ１３により原稿画像が結像される書
き込み平面を有する長尺形の空間光変調素子１４と、空
間光変調素子１４に書き込まれた原稿画像を読み出すた
めのレーザビームの副走査系１５と、空間光変調素子１
４からの変調光の受光装置１６とを有している。これら
光源１１、集光ミラー１２、ロッドレンズアレイ１３、
空間光変調素子１４、レーザビーム副走査系１５、及び
受光装置１６は、一体化されて画像読み取りヘッドを構
成している。この画像読み取りヘッドは、図面に垂直方
向（主走査方向）に原稿１０の幅にほぼ等しい長尺形状
に構成されている。

【００１４】画像読み取りヘッドは、原稿１０の画像を
読み取る場合には、リニアモータ、ステッピングモータ
、又はサーボモータ等の駆動源とワイヤとにより図示矢
印方向（副走査方向）に移動せしめられる。

【００１５】光源１１は、例えば蛍光ランプ等の白色光
源で構成されて原稿１０をライン状に照明し、集光ミラ
ー１２は、原稿１０に対する光源１１の光度を増大する
ために設けられている。原稿１０からの反射光は、原稿
１０の幅にほぼ等しい長さを有するロッドレンズアレイ
１３により空間光変調素子１４の書き込み平面上に等倍
で投影される。なお、投影用のレンズとして、ロッドレ
ンズアレイ１３の代わりに他のレンズを用いてもよい。

【００１６】ここで、空間光変調素子１４は、入力光の
空間的な光強度分布（光入力像）に応じて透過率分布、
反射率分布、又は位相分布が変化し、別の光が入力する
と透過率分布、反射率分布、又は移相分布に応じてそれ
ぞれその透過光、反射光、又は散乱光が変調され、その
変調光により画像を読み出すことができるように構成さ
れている。本実施例の空間光変調素子１４の構成につい
ては後に詳述する。

【００１７】原稿画像読み取り部は、さらに、レーザビ
ームを出射するレーザ光源１７と、このレーザビームを
主走査方向に走査するレーザビーム主走査系１８と、ビ
ーム主走査系１８により走査されたレーザビームを補正
するスキャンレンズ１９と、スキャンレンズ１９により
補正されたレーザビームを反射して読み出し用のビーム
副走査系１５又は露光用のミラー２２（図示破線）に導
くための移動ミラー２０とを有している。この移動ミラ
ー２０は、空間光変調素子１４に書き込まれた画像を読
み出す場合に図示矢印方向（副走査方向）に移動し、そ
のとき、ミラー２２は光路上から除外される。ミラー２
２は、静電潜像を形成すべくレーザビームによって感光
体２１を走査する場合には光路上に配置される。

【００１８】レーザ光源１７としては、半導体レーザ、
又はＨｅ−Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザ等のガスレ
ーザが用いらる。

【００１９】ビーム主走査系１８としては、回転多面鏡
又はホログラフィックスキャナ等が用いられる。

【００２０】スキャンレンズ１９は、ｆ−θレンズと呼
ばれ、ビーム主走査系１８により走査されたレーザビー
ムの収差を補正したり、ビーム主走査系１８により等角
速度偏向されたレーザビームを等速度偏向に補正する。 なお、ビーム主走査系１８としてホログラフィックスキ
ャナを用いる場合にはスキャンレンズ１９は用いられな
いこともある。

【００２１】移動ミラー２０は、レーザビームの光路長
を一定にするために用いられ、例えば画像読み取りヘッ
ドが速度ｖで副走査方向に移動する場合には速度ｖ／２
で副走査方向の同じ方向に移動する。なお、画像読み出
し時には、前述したようにミラー２２はレーザビームの
光路上に配置されていない。

【００２２】画像読み取りヘッドのレーザビーム副走査
系１５は、回転振動する長尺形のミラー（ガルバノメー
タ）であり、レーザビームを空間光変調素子１４の副走
査方向の有効幅だけ副走査させるために用いられる。こ
のビーム副走査系１５は、読み出し速度を高速化するた
めに用いられる。従って、空間光変調素子１４の読み出
し速度が早い場合には、副走査は読み取りヘッドの移動
だけでよく、ビーム副走査系１５は不要である。

【００２３】以下、図１の原稿画像読み取り部の動作を
説明する。

【００２４】光源１１及び集光ミラー１２によって照明
された原稿１０からの反射光がロッドレンズアレイ１３
により空間光変調素子１４の書き込み平面に結像される
。これにより、原稿画像の等倍の光学像が空間光変調素
子１４に書き込まれることとなる。一方、レーザ光源１
７から出射されたレーザビームは、ビーム主走査系１８
により主走査方向に１次元に走査され、スキャンレンズ
１９を介してレーザビーム副走査系１５及び移動ミラー
２０に印加され反射されて空間光変調素子１４の書き込
み平面とは反対側の面に印加される。

【００２５】このように主走査方向及び副走査方向に２
次元に走査されたレーザビームが空間光変調素子１４の
読み出し面に入射すると、書き込み平面に書き込まれた
画像に応じて光変調され、この変調光が画像読み取りヘ
ッドの受光装置１６に入射する。受光装置１６は、基本
的に１つの長尺形の高速フォトダイオードで構成されて
いる。 即ち、レーザビームのスポット光が１つの画素に相当す
るので、レーザビームを走査することにより、その変調
光を受け取るフォトダイオードの時系列信号から画像デ
ータを読み出すことができる。

【００２６】図２は図１の空間光変調素子１４の一例を
示す斜視図であり、以下同図を用いて空間光変調素子１
４の構成を詳細に説明する。

【００２７】空間光変調素子１４の画像書き込み面側及
び読み出し面側にはガラス板１４ａ　及び１４ｂ　がそ
れぞれ配置されている。ガラス板１４ａ　及び１４ｂ　
の相対向する内側の面には透明電極１４ｃ　及び１４ｄ
　がそれぞれ積層されている。これら透明電極１４ｃ　
及び１４ｄ　は電源（図示省略）に接続されている。書
き込み側の透明電極１４ｃ　の内側の面には光伝導体１
４ｅ　及び遮光膜１４ｆ　が順次積層されている。読み
出し側の透明電極１４ｄ　と遮光膜１４ｆ　との周囲に
はスペーサ１４ｇ　が挿入され、これら透明電極１４ｄ
　、遮光膜１４ｆ　、及びスペーサ１４ｇ　により形成
される空間には液晶１４ｈが注入されて封止されている
。また、書き込み側のガラス板１４ａ　の外側の面上に
はカラーフィルタ１４ｉ　が配列されている。

【００２８】ガラス板１４ａ　及び１４ｂ　は、透明で
あり、液晶１４ｈ　を封止するための基板として機能す
る。ガラス板の代りに透明プラスチック板や透明セラミ
ック板等を用いてもよい。

【００２９】透明電極１４ｃ　及び１４ｄ　は、インジ
ウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）膜で形成することが
望ましい。

【００３０】光伝導体１４ｅ　は、画像情報の入力光に
より液晶１４ｈ　の分子配向を変化させるために用いら
れ、例えば硫化カドミウム（ＣｄＳ）、テルル化カドミ
ウム（ＣｄＴｅ）、セレン（Ｓｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ
）、ビスマスシリコンオキサイド（ＢＳＯ）、アモルフ
ァスシリコン（α−Ｓｉ）、有機光伝導体等を用いるこ
とができる。光伝導体１４ｅ　としては、光によって抵
抗が変化する光伝導体材料の代わりに例えば太陽電池の
ように光により電圧を発生する材料、光により電流を発
生する材料、光により熱を発生する材料、及び光により
構造が変化する材料（ホトクロミック化合物）等を用い
ることができる。光により熱を発生する材料又は光によ
り構造が変化する材料を用いれば、電気を介することな
く液晶１４ｈ　の分子配向を直接変化させることができ
る。なお、カラー画像を処理する場合にはアモルファス
シリコン（α−Ｓｉ）が最適である。

【００３１】遮光膜１４ｆ　は、画像情報を読み出す際
にレーザ光が光伝導体１４ｅ　側に侵入しないようにす
るために設けられている。即ち、レーザ光が光伝導体１
４ｅ　に達すると、この光伝導体１４ｅ　に書き込まれ
ている情報が消去されてしまうので、これを防止するた
めに設けられているのである。この遮光膜１４ｆ　とし
ては、電気絶縁性を有する不透明膜、例えば誘電体ミラ
ーが適しており、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等が用いられ
る。

【００３２】液晶１４ｈ　は、本実施例ではネマチック
液晶が用いられるが、代わりにスメクチック液晶、又は
ネマチック液晶及びスメクチック液晶の混合液晶を用い
てもよい。利用される電気−光学効果としては、動的散
乱（ＤＳ）効果、液晶の複屈折効果、ツイストネマチッ
ク効果、又は複屈折効果とツイストネマチック効果との
両方の効果を有するハイブリッド電界効果等がある。複
屈折効果、ツイストネマチック効果、及びハイブリッド
電界効果を利用する場合には、直線偏光のレーザビーム
が照射され、その反射光が偏光板を介して受光装置１６
に印加される。

【００３３】カラーフィルタ１４ｉ　は、原稿１０のカ
ラー画像を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、又はシアン
、イエロー、マゼンタの３色に色分解するために用いら
れている。尚、このカラーフィルタ１４ｉ　は、色の混
じりを減少するために、ガラス板１４ａ　と透明電極１
４ｃ　との間、又は透明電極１４ｃ　と光伝導体１４ｅ
　との間に設けてもよい。

【００３４】液晶１４ｈ　としてネマチック液晶を用い
てハイブリッド電界効果を利用する場合の空間光変調素
子１４の動作を以下説明する。

【００３５】電源電圧が透明電極１４ｃ　及び１４ｄ　
間に印加されている状態で、空間光変調素子１４のガラ
ス板１４ａ　側から原稿１０の反射光が入射すると、光
伝導体１４ｅ　に入力光の強度分布に応じた抵抗率分布
が発生する。即ち、光強度が強い領域は抵抗が小さくな
り、弱い領域は抵抗が大きくなる。従って、液晶１４ｈ
　に印加される電圧が抵抗に応じて変化し、光伝導体１
４ｅ　に入力された像がそのまま液晶１４ｈ　に書き込
まれることとなる。一方、この液晶１４ｈ　に時間的に
強度変動のないレーザビームが印加されると、書き込ま
れた画像を読み出すことができる。

【００３６】空間光変調素子１４の主走査方向の有効長
は原稿１０の幅にほぼ等しく、その副走査方向の有効幅
は１〜２０ｍｍ程度に形成されている。ロッドレンズア
レイ１３により空間光変調素子１４の画像書き込み平面
に投影される画像も同様に１〜２０ｍｍ程度の幅である
。従って、空間光変調素子１４には、原稿１０の数十〜
数百ライン分の画像が一度に書き込まれ、また、カラー
フィルタ１４ｉ　によりカラー画像が書き込まれる。

【００３７】本実施例のごとき長尺形空間光変調素子１
４は、簡単な構造をしておりかつ薄膜作成プロセスで形
成できるため、安価に大量生産することができる。また
、画像の有効エリアにおいて一様な特性を有しているた
め、ＣＣＤリニアイメージセンサのごとき継ぎ目等の問
題もない。

【００３８】空間光変調素子１４は、上述した液晶以外
に、ビスマスシリコンオキサイド（ＢＳＯ）のような光
伝導性ポッケルス光学結晶、又は光伝導体と強誘電性結
晶とを用いた素子等で構成することができる。

【００３９】カラーフィルタ１４ｉ　を用いる代りに、
各色の光源を原稿１０に選択的に照射するようにしても
カラー画像の書き込みを行うことができる。

【００４０】本実施例において受光装置１６は、空間光
変調素子１４の近傍に配置されているので１つの長尺形
のフォトダイオードで構成されている。

【００４１】しかしながら、受光装置１６が大面積にな
ると容量成分が増加して応答速度が遅くなる。そこで、
図３に示すように、複数の小さなフォトダイオード１６
ａ　を副走査方向に並べたフォトダイオードアレイによ
って受光装置１６を構成することもできる。これにより
、１つのフォトダイオード１６ａ　の面積が小さくなっ
て応答速度を高速に維持することができる。画像データ
は各フォトダイオード１６ａ　の出力信号を合成するこ
とにより得られる。なお、図３に示すように各フォトダ
イオード１６ａ　の受光面を平行四辺形に形成すれば、
フォトダイオード１６ａ　間の不感帯領域の影響を防止
することができる。この受光装置１６は、空間光変調素
子１４の近傍に配置する代わりに、レンズ等を付加して
空間光変調素子１４から離間した１点又は数点に集光し
、小面積のフォトダイオードで受光するように構成して
もよい。

【００４２】Ａ３サイズの原稿１０の画像を４００ＤＰ
Ｉの解像度で読み取る場合、１画素の大きさは６０μｍ
×６０μｍとなる。従って、空間光変調素子１４の副走
査方向の有効幅を５ｍｍとすると、空間光変調素子１４
には８３ライン分の画像が一度に書き込まれることとな
る。この８３ライン分の画像は、レーザビーム主走査系
１８及びレーザビーム副走査系１５によって、主走査方
向及び副走査方向に２次元に走査されたレーザビームに
より読み出される。レーザビームにより読み出しが行わ
れる場合、画像読み取りヘッドは静止している。この８
３ライン分の画像が読み出されると、画像読み取りヘッ
ドがステップ状に移動して次の８３ライン分の画像が一
度に書き込まれ次いでレーザビームにより読み出しが行
われる。これが繰り返されて最終的に原稿１０の全体の
画像が読み取られる。

【００４３】本実施例では、ビーム副走査系１５を画像
読み取りヘッドに設けているので、液晶１４ｈ　のよう
に応答速度の低い（例えば１０ｍｓｅｃ程度）材料を空
間光変調素子１４に用いても高速で読み出すことができ
る。レーザビームの主走査方向の速度を０．１ｍｓｅｃ
　　／ラインとし副走査５ｍｍ毎に待ち時間を１０ｍｓ
ｅｃ取ると、Ａ４サイズの原稿の画像全体を１．５秒で
読み取ることができる。

【００４４】受光装置１６から出力される画像信号には
、図示されてない画像処理部によって種々の画像処理が
施される。この画像処理としては、ガンマ補正及びシェ
ーディング補正等の階調処理、シャープネス強調等の鮮
鋭化処理、トリミング及びマスキング等のエリア処理、
色再現、ペイント機能、及び色による切り出し等の色処
理、回転等の移動処理、はめ込み合成及び文字合成等の
編集処理等がある。

【００４５】次に、本実施例のカラー複写機のプリント
部について簡単に説明する。

【００４６】画像処理部により画像処理を施された画像
信号は、図示しないレーザ変調回路に送られてレーザ光
源１７から出射されるレーザビームの光強度を変調する
。 この場合、移動ミラー２０はレーザビームの光路長と同
じになるように適当な位置で静止しており、また、ミラ
ー２２はレーザビームの光路上に配置される。従って、
光強度変調されたレーザビームは、ビーム主走査系１８
により主走査方向に１次元走査され、スキャンレンズ１
９により補正され、移動ミラー２０及びミラー２２によ
り順次反射されて感光体２１上に入射せしめられる。こ
れにより画像データの静電潜像がプリンタ部の感光体２
１上に形成される。その後、現像処理が行われてハード
コピーが出力される。感光体２１はドラム状のものに限
定されず、ベルト状等の他の形状のものでもよい。プリ
ンタ部の詳細な構成及び動作は、公知の電子写真方式と
同じであるため説明を省略する。

【００４７】以上述べた実施例によれば、安価でありか
つ継ぎ目等の問題のない有効エリアにおいて一様な特性
を有している空間光変調素子１４により原稿１０の画像
を読み取るので、安価なかつ高画質の複写機を実現する
ことができる。また、本実施例では、空間光変調素子１
４から読み出すための光学系と感光体２１に潜像を形成
する光学系とを共用しているので、読み出し用光学系が
高価になることもない。

【００４８】図４は本発明の他の実施例における特に原
稿画像読み取り部の概略構成図である。

【００４９】本実施例では、原稿３０の一部を蛍光ラン
プ等の白色の光源３１によってライン状に照明し、その
反射光をミラー３２〜３４及びレンズ３５を介して図１
の実施例の場合と同様の構成の空間光変調素子３６の画
像書き込み平面上に縮小投影しており、空間光変調素子
３６が常に静止するように構成されている。光源３１、
ミラー３２〜３４、及びレンズ３５は、原稿３０の幅の
ほぼ半分の長さを有する。 光源３１及びミラー３２はユニット化されており、速度
ｖで副走査方向に移動する。ミラー３３及び３４はユニ
ット化されており、読み取り用の光路長を一定にするた
めに速度ｖ／２で副走査方向に移動する。

【００５０】空間光変調素子３６から画像を読み出しす
る場合、レーザ光源３７からの一定光強度のレーザビー
ムが回転多面鏡３８により主走査方向に走査され、スキ
ャンレンズ３９により補正され、ガルバノメータ４０に
より副走査方向に走査され、空間光変調素子３６の読み
出し面を２次元走査する。空間光変調素子３６から読み
出された変調光は、レンズ４１により集光され、受光素
子４２により光電変換される。受光素子４２から出力さ
れる画像信号は図示されてない画像処理部に印加されて
所望の画像処理を受ける。

【００５１】画像処理された画像信号は、図示されてな
いレーザ変調回路に印加され、これによってレーザ光源
３７からのレーザビームの光強度が画像データに応じて
変調される。強度変調されたレーザビームは、回転多面
鏡３８により主走査方向に走査され、スキャンレンズ３
９により補正され、次いで、図示されてないミラーによ
り反射されて破線で示すように感光体４３上に導かれる
。これにより画像データの静電潜像がプリンタ部の感光
体４３上に形成される。その後、現像処理が行われてハ
ードコピーが出力される。

【００５２】本実施例においても、安価でありかつ継ぎ
目等の問題のない有効エリアにおいて一様な特性を有し
ている空間光変調素子３６により原稿３０の画像を読み
取るので、安価なかつ高画質の複写機を実現することが
できる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、原稿画像の書き込み平面を有する空間光変調素子と
、この空間光変調素子上をレーザビームによって走査す
るビーム走査手段と、ビーム走査手段からのレーザビー
ムを空間光変調素子が変調することにより得られる光を
光電変換する受光手段とを備えており、受光手段から得
られる信号に応じて原稿画像を再生するようにしている
ので、高画質のカラーハードコピーが得られるカラー複
写機を安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラー複写機の一実施例の概略構
成を示す断面図である。

【図２】図１の実施例における空間光変調素子を示す斜
視図である。

【図３】図１の実施例における受光装置の一例を示す平
面図である。

【図４】本発明に係るカラー複写機の他の実施例の概略
構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１０、３０　　原稿 １４、３６　　空間光変調素子 １５、４０　　ビーム副走査系 １６、４２　　受光装置 １７、３７　　レーザ光源 １８、３８　　ビーム主走査系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原稿画像の書き込み平面を有する空間
   光変調素子と、該空間光変調素子上をレーザビームによ
   って走査するビーム走査手段と、該ビーム走査手段から
   の前記レーザビームを前記空間光変調素子が変調するこ
   とにより得られる光を光電変換する受光手段とを備えて
   おり、該受光手段から得られる信号に応じて原稿画像を
   再生するようにしたことを特徴とするカラー複写機。