JPH055672B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、電気光学式ライン・プリンタ、より
詳細にはそのようなプリンタ出力の好ましくない
画素間干渉を阻止するための改良型光線束絞りに
関するものである。

従来技術 個別にアドレス可能な複数の電極を有し、ライ
ン・プリンタ用のマルチ・ゲート光弁として使用
できる電気光学素子が知られている。たとえば、
米国特許第4282904号、1981年８月４日発行、発
明の名称「個別にアドレスされた電極を有する
TIR電気光学式変調器」、 Electronic Design、1979年７月19日、31−32
頁、「光ゲートによるデータ・レコーダのハー
ド・コピー解像度の改良」、 Machin Design、Vol.51，No.17、1979年７月
26日、62頁、「偏光フイルタ・プロツト・アナロ
グ波形」、およびDesign News、1980年２月４
日、56−57頁、「データ・レコーダによる直線性
の問題の解決」を参照されたい。

知られているように、大部分の光学的に透明な
電気光学材料は前記光弁の電気光学素子として使
用できる。現在、最も有望な材料は、LiNbO₃と
LiTaO₃のようであるが、BSN，KDP，KD_xＰ，
Ba₂NaNb₅O₁₅およびPLZTを含めてそのほかに
も検討に値するものがある。光弁を制御するため
に、電気光学素子に電極が密接して結合されてお
り、電極は一般に素子の横幅方向に中心から中心
までが等間隔で分布している。

ある種の利用、たとえば高解像度の行印字の場
合は、電極は中心から中心までおよそ10ミクロン
かそれ以下で密に詰められる。幸いなことに、も
し電極をシリコン集積回路などの独立した基材上
に組立てて電気光学素子に圧入するか、さもなく
ば電界を電気光学素子に「近接結合」させるため
に電気光学素子のすぐ近くに保持すれば、光弁用
の電気的インタフエースをかなり簡単化できるこ
とが判つた。係属中の米国特許出願第187936号、
1980年９月17日出願、発明の名称「近接結合され
た電気光学デバイス」、および同第188171号、
1980年９月17日、発明の名称「近接結合された電
気光学デバイス用の集積エレクトロニクス」を参
照されたい。

マルチ・ゲート光弁を働かせるために、電気光
学素子は、本来、その全幅にわたりシート状平行
光線束でほゞ一様に照明される。それに加えて、
それぞれが像のそれぞれの線の画素を表わすデー
タ・サンプルの連続セツトが順次電極に加えら
れ、それにより像の連続する線の画素に対応する
局部電界のパターンが順次発生する。電気光学素
子に任意の時点で存在する局部電界が結合される
と、素子の屈折率に局部的な変化が生じ、その屈
折率の変化によつて像の特定の線の画素のとおり
に光線束の位相波面が空間的に変調される。

一般には、シユリーレン中央暗視野または中央
明視野像形成光学装置を使つて、光線束の位相波
面変調を一連の対応する強度分布に変調し、通常
の感光性記録媒体の上に光弁の像を形成すること
ができる。上記の目的で、変調された光線束のゼ
ロ次回折成分は、像形成レンズのアパーチユアの
中心に集束され、像形成レンズは光弁の記録媒体
の上に形成する。言い替えると、変調された光線
束のゼロ次成分は像を形成するため主光線として
集束され、それにより、確実に、電気光学素子の
電極で仕切られたいくつかの領域の各々（一般
に、各領域はそれぞれの対の電極の間にまたが
る）からほゞ同じ量の光が集束され、かつ光弁の
全幅にわたつて必然的にほゞ一様な像形成状態が
維持される。中央暗視野像形成の場合には、絞り
は、変調された光線束のゼロ次回折成分を阻止す
るが、より高次の回折成分は絞りの周囲を拡散し
て、記録媒体の上に焦点が合わされる。これに対
して、中央明視野像形成の場合には、高次の回折
成分は絞りで阻止される一方、ゼロ次成分は記録
媒体の上に焦点が合わされる。中央暗視野像形成
または中央明視野像形成のいずれが使われるにし
ても、記録媒体は完全像の連続する線の画素を表
す強度分布を有する一連の線像に対し露光され
る。

古典的な中央暗視野シユリーレン像形成装置の
場合の絞りは、通常、長方形の空間分布を有す
る。しかし、綿密な検討と分析の結果、そのよう
な絞りのせいで、上記形式の電気光学式ライン・
プリンタで印字された像に、好ましくない画素間
の干渉が生じることが判つた。

発明の概要 本発明により、感光性記録媒体上にマルチ・ゲ
ート光弁の像を形成するために電気光学式ライン
プリンタに使われるシユリーレン像形成光学装置
用の絞りは、像画素間の漏話を抑制するため、滑
らかに先細になつた側縁を有している。その結
果、像形成アパーチユアの透過率は、絞りの縁に
沿つて比較的徐々にかつほゞ連続的に始まるの
で、絞りからの大きな角度の回折が減つて回折に
よつて生じる画素間の干渉が抑制される。たとえ
ば、光弁から出てくる位相波面変調された光線束
のゼロ次または高次の回折成分のどちらかをほと
んど阻止し、残りの、すなわち阻止されない光の
強度分布が要求された像特性を持つように、絞り
は平行四辺形の形状をしていることが好ましい。

好ましい実施例の説明 以下個々の実施例についてやや詳細に発明を説
明するが、発明をそれらの実施例に限定するつも
りのないことは理解されたい。むしろ、特許請求
の範囲に明示した発明の要点と範囲に入る全ての
修正物、代替物、および均等物を包含することを
意図している。次に、図面、ここでは特に第１図
と第２図を参照して、感光性記録媒体１３を像の
形状で露光するマルチ・ゲート光弁１２を備えて
いる電子光学式ライン・プリンタ１１について説
明する。記録媒体１３は、図示していない手段に
より矢印１５の方向に回転する光導電性被膜付き
ゼログラフフイー・ドラム１４として描いてある
が、感光性フイルムやウエブまたはカツト・シー
ト形式の塗工紙のほか、光導電性被膜付きゼログ
ラフイーベルトやプレートを含む、他のゼログラ
フイーおよび非ゼログラフイー記録手段を使うこ
ともできることは明らかであろう。したがつて、
記録媒体１３は、光弁１２に対し、横断する方向
すなわち行ピツチ方向に進行するとき像の形状で
露光される感光体のように、一般化された場合に
おいて可視化すべきである。

第３図および第４図に示すように、光弁１２
は、電気光学素子１７と、本質的にその電気光学
素子１７の全幅にわたつて分布された複数の個別
にアドレス可能な電極１８ａ−１８ｉ（第３図で
は、まとめて１８で表示してある）を有してい
る。一般に、電極１８ａ−１８ｉは、幅が１−30
ミクロンのほゞ一様な電極間すきまが得られるよ
うに、中心から中心まではほゞ等距離である。

図示のように、全内面反射（TIR）動作モード
の場合は、電気光学素子１７は一端に光学的にみ
がかれた入力面２１、その反対端に光学的にみが
かれた出力面２２、その中央に光学的にみがかれ
た反射面２３を有する。たとえばLiNbO₃のＹカ
ツト結晶が適当である。電極１８ａ−１８ｉは、
電気光学素子１７の反射面２３に接触しており、
もしくは少なくとも反射面２３に近接しているの
で、次に説明するように、電気光学素子１７の内
部にフリンジ電界が結合される。

第１図−第４図を参照して、光弁１２の基本動
作を簡単に述べると、適当な光源、たとえばレー
ザー（図示せず）からのシート状平行光線束２４
は、電気光学素子１７の入力面２１を通過して、
反射面２３に対しかすめるような入射角で入るこ
とがわかる。光線束２４は電気光学素子１７の
ほゞ全幅を照明し、図示してない手段により反射
面２３のほゞ縦の中心線にくさびの形状に集束さ
れ、その反射面２３で全内面反射され、出力面２
２を通過して電気光学素子１７から出てくる。電
気光学素子１７を通過する間に、光線束２４は電
極１８ａ−１８ｉに印加された差動符号化された
データ・サンプルにしたがつて空間的に位相波面
変調がなされる。

差動符号化は、係属中の米国特許出願第187916
号、1980年９月17日出願、発明の名称「フリンジ
電場反応電気光学式ライン・プリンタの差動符号
化」にかなり詳細に説明されている。したがつ
て、像の各線の最初のサンプルを除き、各差動符
号化されたデータ・サンプルの値と先行する差動
符号化されたデータ・サンプルの値との差が、要
求された像のそれぞれの画素を表わすそれぞれの
入力データ・サンプルの大きさに対応することに
注目すれば十分である。像の各線の最初のサンプ
ルは、共通の基準電位、たとえばアースが基準に
なる。これらの差動符号化されたデータ・サンプ
ルは、図示してない手段によつて１行づつ電極１
８ａ−１８ｉに印加され、それにより、像の任意
の線の全ての画素はその線のための差動符号化さ
れたデータ・サンプルで生じた電極間の電圧降下
で表される。もちろん、代りに、電極１８ａ−１
８ｉにアース面電極（図示せず）を交互に差し込
むことにより、上記のような差動符号化の必要性
をなくすことができる。

いずれにせよ、電極１８ａ−１８ｉ間の電圧降
下により、電気光学素子１７の相互作用領域２９
内に浸透する局部フリンジ電場が発生するので、
相互作用領域２９の横幅方向に、電気光学素子１
７の屈折率に局部的に変化が生じる。この結果、
光線束２４が相互作用領域２９を横断するとき、
その位相波面は要求された像の連続する線のデー
タ・サンプルのとおりに順次空間的に変調され
る。

理解されるように、光線束２４の位相波面変調
は、対応する回折パターンを生じさせる。位相変
化を受けない光線束２４の位相波面領域からの光
はゼロ次回折成分に集められ、その一方、他の、
すなわち位相変化領域からの光は高次の回折成分
の広域スペクトルに拡散される。この回折現象の
大小は、位相変化の符号とは無関係であり、この
ことは、ライン・プリンタ１１が電気光学素子１
７に結合されたフリンジ電場の極性に対し感応し
ないことを意味する。図示のように、電極１８ａ
−１８ｉは、電気光学素子１７の光軸に対しほゞ
平行に延び、光軸に沿つてかなりの長さの突起を
有しており、それゆえ光弁１２は「標準入射モー
ド」で動作する。もちろん、代りに、電極１８ａ
−１８ｉを電気光学素子１７の光軸に対しいわゆ
るブラツグ角で傾斜させることによつて、光弁１
２を「ブラツグ・モード」で動作させることも可
能である。

第１図および第２図を参照すると、記録媒体１
３を像の形状で露光するのに適したシユリーレン
中央暗視野像形成光学装置３１が設置されてい
る。像形成光学装置３１は光弁１２と記録媒体１
３の間に光学的に一直線に並べられており、光線
束２４の空間位相波面変調を対応して変調された
強度分布に変化するとともに、要求された幅の像
を提供するに必要な任意の倍率にする。変換を行
うために、像形成光学装置３１は、一般に位相波
面変調された光線束２４のゼロ次回折成分３２を
中央の光線束絞り５５（第２図および第５図）の
上に集束する視野レンズ３４と、高次の回折成分
が記録媒体１３、すなわち光弁１２の像形成面の
上に落ちるように集束する像形成レンズ３６を備
えている。

光線束絞り５５は、適当な光を通さない、すな
わち不透明材料、たとえば金属から作られ、１対
の隣接するほゞ長方形のアパーチユアすなわち開
口５２，５３を有するアパーチユア板部材５０か
ら成つている。アパーチユア５２，５３を分離し
ている板部材５０のウエブ状の中央部は、ゼロ次
回折成分３２を阻止するための長方形絞り５５を
形成し、その両側はアパーチユア５２，５３の内
側垂直縁５８，５９を形作つている。

光線束絞り５５は、像形成光学装置３１のアパ
ーチユア内にほゞ中央に配置される。実は、それ
は事実上像形成光学装置３１のフーリエ変換面
（言い換えると、後方焦点面）内にある。図示の
ように、視野レンズ３４は、光弁１２と絞り５５
の間に光学的に一直線に並んでいるので、光線束
２４のゼロ次回折成分３２のほとんど全部が光線
束絞り５５で阻止される。しかし、高次の回折成
分は絞り５５のまわりを拡散し、アパーチユア５
２，５３を通過して像形成レンズ３６で集束さ
れ、記録媒体１３の上に焦点が合わされる。もち
ろん、代りに、この収斂過程をシユミーレン中央
明視野像形成光学装置により行うことも可能であ
る。その場合には、ゼロ次回折成分が記録媒体の
上に焦点が合わされ、高次回折成分が絞り５５で
阻止されることになる。

簡単に要約すると、各隣接する対の電極、たと
えば１８ａと１８ｂ（第４図）は、電気光学素子
１７およびシユリーレン像形成装置、すなわち読
取り光学装置３１と共同して、第２図に破線４１
で示すように、像の各線に沿つて、空間的にあら
かじめ決められた独自の位置に１個の画素を生じ
させる局部変調器を有効に形成していることがわ
かる。したがつて、電極１８ａ−１８ｉの数によ
り、像の線当り印字することが可能な画素の数が
決まる。

長方形の空間分布をもつ絞りすなわち長方形絞
りを使用しているために、シユリーレン像形成装
置の像形成アパーチユアの横幅方向の（すなわ
ち、ライン・プリンタ１１の変調軸に沿う）透過
率分布に、通常は急激な不連続が存在する。直観
的には、そのような絞りは、位相波面変調された
光線束２４（第１図および第２図）ゼロ次回折成
分を選択的に阻止すると同時に、その高次回折成
分を通過させるのに適した形状であるが、経験と
綿密な分析から、長方形絞りは、比較的高レベル
の好ましくない画素間干渉を生じさせることが判
つた。そのような干渉の性質と範囲を、「ターン
オフ」された、すなわち、阻止された２個の中央
に位置する画素を除く全ての画素が「ターンオ
フ」された線の１区間について理想化された強度
分布で第７ａ図に示す。図示のように、「ターン
オン」された、すなわち、透過した画素（番号６
０で示す）の強度は、阻止された画素にとの干渉
で変調され、その結果、画素６０は異なる不均一
な強度を有している。さらに、阻止された画素の
すぐ隣りの画素（番号６０′で示す）は強度がか
なり低下している。驚いたことに、そのような干
渉は、もつぱら、長方形絞り５５からの回折によ
つて生じることが判つたのである。

次に、各種の光振幅透過率分布が図示されてい
る第６ａ図−第６ｂ図について説明する。第６ａ
図は長方形絞りの分布、第６ｂ図は三角形絞りの
分布、第６ｃ図は余弦波形絞りの分布、および第
６ｄ図はガウス絞りの分布である。各絞りの透過
率分布（TAで表わす）は、絞り面において同じ
１／２幅Ｗ（Ｗ＝2a）と同じアパーチユア幅Ａ（Ａ＝
2b）を有する。像の行の２個の隣接する画素が
阻止された場合において、空中像（感光体１３に
おける）に関する以上の絞りの分布の効果を、対
応する第７ａ図−第７ｂ図に示す。画素強度曲線
Ｃは中央暗視野法（central dark ground
method）によつて得られたものである。第７ａ
図−第７ｂ図からわかると思われるが、長方形絞
りの分布（第７ａ図）は、像画質が最も悪く、画
素６０の強度が大幅に相違し、阻止された画素対
の隣りの画素６０′の強度がかなり減少している。

ガウス絞りの分布（第７ｄ図）は、画素強度が
一様なことと、阻止された画素対の隣りの画素６
０′の強度がかなり増加することについて、劇的
な改善を示している。同様に、三角形および余弦
波形絞りの分布（それぞれ、第７ｂ図および第７
ｃ図）も似たようなかなりの改善を示し、長方形
絞りの分布よりまさつている。総合的に三角形絞
りの分布は、余弦波形またはガウス絞りの分布の
どちらよりもいくらかすぐれた性能を示してい
る。

次に、第８ａ図および第８ｂ図について詳細に
説明する。ガウス絞りの分布TAがプロツトされ
ているが、対応する強度透過率関数（TIで表わ
す）は、絞りの分布TAを平方して得られる。横
走査方向（ｙ）に絞り面に入射する切頭のガウス
光強度分布が要望されたものと仮定すると、光線
束絞りの図形は、Ｘ座標をTAの1/2幅について
正規化し、そしてTAの1/2幅と同じであると仮
定したｙ方向の光分布の1/2半径について正規化
することによつて決められる。その結果得られた
ゼロ次光線束絞り７０は、アパーチユア５２，５
３を有する板７４から成り、その内側側縁７１，
７２は、絞りの中心線に近づくにつれてわずかな
曲率７３で先細になつている。

原則として、絞り７０の幅（Ｗ＝2a）は高い
システム放射測定効率と良好な像画質を得るため
に（ゼロ次回折成分を阻止するだけの幅がありさ
えすれば）できるだけ小さくすべきである。画素
間の漏話を一層低減するために、絞りを通過する
高周波数成分を阻止し、したがつて回折した成分
間の高次干渉をいくらかを除去するよう、アパー
チユア幅（Ａ＝2b）を狭くしてもよい。アパー
チユア幅Ａは、一次および二次光線束のみが板７
４を通過することができる範囲まで縮小すること
ができる。

第９図について説明すると、絞り７０は、上に
述べたアパーチユアの縮小およびガウス絞りの作
用を使つて、側縁７１，７２が互いに平行である
ような平行四辺形で近似されている。絞り７０を
もつ板７４は、比較的簡単で、製造が容易である
ばかりでなく、装置の性能も向上するので、この
絞り形状は、非常に好ましいものである。

第１０ａ図と第１０ｂ図および第１１ａ図と第
１１ｂ図に示した実施例について説明すると、第
６ｂ図および第６ｃ図にそれぞれ示した三角形お
よび余弦波形の光分布を生じさせる絞り８０，８
５は、上記の分析を用いて設計さたものである。
絞り８０，８５は、絞り幅Ｗ、絞り側縁８１，８
２および８６，８７の形状と角度がそれぞれ相違
しているが、絞り７０とほゞ同様な形状を有して
いる。

以上、開示した構造について発明を説明した
が、発明は記述した細部に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に入ると思われる全ての修正
または変更を含んでいるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にしたがつて構成さたシユリ
ーレン像形成光学装置を備えた電気光学式ライ
ン・プリンタの略側面図、第２図は、第１図の電
気光学式ライン・プリンタの略底面図、第３図
は、第１図および第２図の電気光学式ライン・プ
リンタ用のTIR光弁の拡大側面図、第４図は、個
別にアドレス可能な電極の典型的パターンを示
す、第３図のTIR光弁の切除した拡大底面図、第
５図は、第１図および第２図の電子光学式ライ
ン・プリンタ用の長方形光線束絞りの詳細を示す
拡大図、第６ａ図−第６ｄ図は、第５図に示した
光線束絞りのための長方形光振幅透過率分布と、
より好ましい三角形、余弦波形、およびガウス光
振幅透過率分布を示す図形、第７ａ図−第７ｄ図
は、２個の連続する画素がターンオフされ、残り
の画素がターンオフされた試験用空中像線に対す
る、第６ａ図−第６ｄ図の長方形、三角形、余弦
波形、およびガウス光振幅透過率分布の効果を示
す図形、第８ａ図−第８ｂ図は、第６ｄ図の改善
されたガウス光振幅透過率分布を得ることが可能
な光線束絞りと、明確にするためその上方に描か
れたガウス光振幅透過率分布の図、第９図は、製
造を容易にするため側縁を簡略にした第８図の光
線束絞りの図、第１０ａ図，第１０ｂ図は、第６
ｂ図の改善された三角形光振幅透過率分布を得る
ことが可能な代りの光線束絞りと、明確にするた
め、その上方に描かれた三角形光振幅透過率分布
の図、第１１ａ図，第１１ｂ図は、第６ｃ図の改
善された余弦波光振幅透過率プロフイルを得るこ
とが可能な第２の代りの光線束絞りと、明確にす
るため、その上方に描いた余弦波形光振幅透過率
分布の図である。 １１……電気光学式ライン・プリンタ、１２…
…マルチ・ゲート光弁、１３……感光性記録媒体
（感光体）、１４……ゼログラフイー・ドラム、１
５……回転方向、１７……電子光学素子、１８ａ
−１８ｉ……個別にアドレス可能な電極、２１…
…入力面、２２……出力面、２３……反射面、２
４……光線束、２９……相互作用領域、３１……
シユリーレン中央暗視野像形成光学装置、３２…
…ゼロ次回折成分、３４……視野レンズ、３６…
…像形成レンズ、５０……アパーチユア板部材、
５２，５３……アパーチユア（開口）、５５……
光線束絞り、５８，５９……垂直側縁、６０……
ターンオフされた画素、６０′……ターンオンさ
れた画素に隣接する画素、７０……ゼロ次光線束
絞り、７１，７２……内部側縁、７３……曲率、
７４……板、８０……絞り、８１，８２……絞り
の側縁、８５……絞り、８６，８７……絞りの側
縁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変調された光線束がゼロ次および高次の回折
   光線束を有するように像の連続する線の画素のと
   おりに順次シート状平行光線束を位相波面変調す
   るためのマルチゲート光弁、感光性記録媒体、お
   よび前記光弁と前記記録媒体の間に光学的に一直
   線に並べられ前記記録媒体を前記像の連続する線
   に対し順次露光させるためのシユリーレン像形成
   光学装置を有し、該像形成光学装置が、前記変調
   された光線束のゼロ次または高次の回折光線束の
   うちどちらか選択した一方を大幅に阻止するが、
   それに比べて他方の回折光線束をあまり阻止しな
   い形状の絞りをもつアパーチユアを有しているよ
   うな電気光学式ラインプリンタにおいて、前記絞
   りは前記他方の回折光線束がそこを通過して前記
   記録媒体を露光する、一対の間隔をおいて軸方向
   に並べられたスリツト状アパーチユアを有する不
   透明部材から成り、前記アパーチユア対の間にあ
   る前記不透明部材の部分は前記一方の回折光線束
   を大幅に阻止する光線束絞りを形成しており、前
   記光線束絞りの側縁は前記アパーチユア対の各々
   の隣接する内壁を形作つており、前記光線束絞り
   の二つの側縁の形状は互いに補完する関係で滑ら
   かに先細になつていることを特徴とする前記プリ
   ンタ。 ２ 前記光線束絞りの二つの側縁が互いに平行で
   あり、それゆえ前記光線束絞りはほぼ平行四辺形
   の形状をしていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のプリンタ。 ３ 前記光線束絞りは、三角形の光透過率分布を
   生じさせる形状をしていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のプリンタ。 ４ 前記光線束絞りは、余弦波形の光透過率分布
   を生じさせる形状をしていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のプリンタ。 ５ 前記光線束絞りは、ガウス形状の光透過率分
   布を生じさせる形状をしていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のプリンタ。