JPH08300731A

JPH08300731A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08300731A
Application number: JP10498995A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yokoyama; 正史横山; Masaaki Matsunaga; 正明松永; Sadao Masubuchi; 貞夫増渕
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶シャッターアレイを用いた画像形成装置
において、高コントラストな画像プリントを得ることの
できる小型で、低価格な画像形成装置を提供すること。【構成】液晶シャッターアレイに入射する光を、縦横
方向共にほぼ１００％平行光にまとめ、この平行光を液
晶シャッターアレイに対して垂直に入射する露光光学部
材を配置する。【効果】液晶シャッターの透過、遮蔽特性を最大限に
引き出し、高コントラストな画像プリントを得ることが
出来る画像形成装置を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶プリンタに関し、
特に感光体上に画像を光書き込みする液晶シャッターア
レイを有した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶シャッターアレイは一列または複数
列に配列された複数の液晶画素をオン、オフさせて、画
素毎に光の透過量を制御する装置である。この液晶シャ
ッターアレイを用いてカラー画像を感光紙上にフルカラ
ープリントする方法は、例えば特開昭６２−１３４６２
４号公報に記載されている。この方法は、図６で示すよ
うに白黒液晶シャッターアレイ７と赤色、緑色、青色の
カラーフィルター１０ｒ、１０ｇ、１０ｂを有してモー
ターなどにより回転する回転板と、その上部に位置し、
白色光を照射する光源ランプ２とを組み合わせてフルカ
ラープリントを感光体９上に得ることを特徴としてい
る。

【０００３】しかしながら、この方法は一画素上に各色
の露光光を重ね合わせようとすると、一色毎に感光体９
と液晶シャッターアレイ７の相対的移動を停止し、液晶
シャッターアレイの画素の開閉タイミングとカラーフィ
ルターを含んだ回転体の回転周期をも含めた、精密な移
動機構が必要であり、精度の良いフルカラー画像を得る
ことが困難である。また間欠の移動停止時間が、プリン
ト時間を遅くする原因にもなっている。

【０００４】また上記の問題点を取り除き、感光体上に
フルカラープリントを得る液晶カラープリンタとして、
特開平２−１６９２７０号公報に記載されている方法が
ある。この方法は図７（ａ）で示すように、感光体９と
光源ランプ２との間に集光レンズ８と三色分離液晶シャ
ッターアレイ２５を配置し、それを透過した光を再び液
晶シャッターアレイ７を透過させて感光体９上に画像形
成をするものであった。この時に各色の光の入射経路及
び感光体９への光の照射状態を示したものが、図７
（ｂ）である。光の入射経路が、入射光の色によって違
い、各色によって感光体９上で焦点を結ぶ位置が変わっ
ている。感光体９を中断無しに移動しながら、液晶シャ
ッターアレイ７からの三色の光を重ね合わせてフルカラ
ー画像を感光体９上に得ることを特徴としている。

【０００５】しかしながら、この方法は三色分離液晶シ
ャッターアレイ２５と液晶シャッターアレイ７の２つの
液晶シャッターアレイを用いることから、光源ランプ２
からの光量の利用効率は低く、また同じ理由が装置の高
価格化、大型化につながっている。更に加えて図からも
判るように二重の液晶シャッターアレイを通過する光
が、いずれも集光レンズ８の後にあり、色毎に異なる角
度で液晶シャッターアレイに入射している。このことは
液晶シャッターアレイの透過コントラストの減少の大き
な要因となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、液晶シャッターアレイの透過、遮蔽の能力を
最大限に発揮させることにより、高コントラストな画像
プリントを得ることの出来る露光系を有した、より小型
で低価格な画像形成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】本発明は上記目的を達成
するために、画像形成装置を次に示す構成にすることを
特徴としている。すなわち、露光光源から出射された光
が、液晶シャッターアレイに入射する光路途中におい
て、該光がほぼ１００％平行光に揃えられ、且つ液晶シ
ャッターアレイに対する入射角度が、液晶シャッターア
レイに垂直に入射するように露光光学系部材を配置す
る。

【０００８】

【作用】液晶シャッターアレイは、その搭載している液
晶セルを形成している配向膜、液晶材料、ツイスト角、
セルギャップ、偏光板の偏光度などにより、視覚特性を
持っている。また前記条件を同一にした液晶シャッター
アレイに於いても、どの角度から、どのような形態の光
が入射してくるかによって視覚特性と同様に透過率特性
の変化がおこる。単純にシャッターとしての役割を考え
た場合、液晶シャッターアレイを開放しているときの透
過率が高く、閉じているときの透過率が低いものほど効
果的である。この液晶シャッターアレイを開放している
ときの透過率と、閉じているときの透過率、言い替えれ
ば遮蔽率、の比をコントラストという。

【０００９】感光体は、液晶シャッターアレイを通過し
た光を受け、光書き込みされるため、上記コントラスト
は最終的に作り出される画像のコントラストに大きな影
響を与える。従って液晶シャッターアレイで作り得る最
大限のコントラストで、光書き込みを行うことが望まし
い。液晶シャッターアレイは、液晶セルを列として並べ
た物であり、この列方向に均一なコントラストを得るた
めには同一角度の平行光を入射すれば良い。また、この
均一なコントラストを高くするためには液晶シャッター
アレイに対して垂直に前記平行光を入射すれば良い。

【００１０】感光体上に形成される画像のコントラスト
は、感光体の光感度特性と共に液晶シャッターアレイを
透過してくる光のコントラストに大きく影響を受ける。
前記のように、平行光を垂直に液晶シャッターアレイに
入射することによって、感光体上に形成される画像コン
トラストは列方向に均一で、且つ高コントラストなもの
になる。

【００１１】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。図２は実施例の液晶シャッターアレイ７付近に
注目した概略図である。液晶シャッターアレイ７上に並
ぶ液晶セル１４に対して、露光装置からの液晶セルへの
入射光１１は、あるポイントに於いて入射角度α１２と
入射角度β１３の２つでその入射の様子を示すことが出
来る。液晶シャッターアレイ７に対して、完全に垂直に
入射する光とは、入射角度α１２が０゜、入射角度β１
３を持たないことを意味する。

【００１２】図３は実施例に使用したスーパーツイステ
ッドネマティック型、ツイスト角２４０゜、セルギャッ
プ５μｍの液晶セル１４の上下分子１５、１６の様子と
上下偏光板１８、１９の位置関係、実験を行った光の入
射方向を指定するための便宜的な回転軸２０等を示した
ものである。回転軸２０の上端を０゜と考え、図３に記
した入射方向１９の十字の線を右回りに３０゜、１２０
゜、２１０゜、３００゜と考える。この角度が入射角度
β１３である。液晶分子は上分子１５から下分子１６に
かけて、図３に示した矢印の方向に反時計回りにツイス
ト角２４０゜を持っている。上下偏光板１８、１９の偏
光方向は図３の線分の両端の矢印で示した。

【００１３】図４は実施例の液晶シャッターアレイ７に
対して、前記の条件で角度を変えた方向から光を入射さ
せ、その条件の液晶シャッターの透過率からシャッター
としてのコントラスト比をグラフ化したものである。横
軸は入射角度α１２を、縦軸はその角度からの入射光の
液晶シャッターアレイのコントラストの対数をとったも
のである。また、グラフ上の５本の線は入射角度β１３
を０゜から４０゜まで、１０゜毎に変化させたグラフで
ある。

【００１４】グラフから認められるように、入射角度β
１３が１０゜を越えると入射角度α１２によって著しく
コントラストの低下が認められる。液晶シャッターアレ
イの透過、遮蔽能力はコントラストで表されると考えら
れ、入射角度α、βが重要であることが認められる。液
晶シャッターアレイとして高コントラストを得るために
は、個々の液晶シャッターセルのある位置に注目し、入
射角度β１３のばらつきの無い、且つ入射角度α１２を
１０゜以内に抑えることが必要である。これらを実現す
るためには液晶シャッターアレイに対して縦方向、横方
向とも平行光である光線束を液晶シャッターアレイに垂
直に入射させれば良い。

【００１５】図１（ａ）は本発明のカラー画像形成装置
の一実施例を横から見た概略図であり、図１（ｂ）は同
実施例を上から見た概略図である。露光装置は可視光領
域に広く露光量を持った光源ランプ２とその周囲を囲
み、軸外し放物面鏡５に向かって必要な露光光のみを通
過させるスリット４、更にその周囲に位置する円筒型の
回転カラーフィルター１からなる。回転カラーフィルタ
ー１は赤色光を透過する赤色カラーフィルター１０ｒ、
緑色光を透過する緑色カラーフィルター１０ｇ、青色光
を透過する青色カラーフィルター１０ｂからなり、光源
ランプ２、スリット４の周囲をモーターなどによって回
転している。

【００１６】ここで軸外し放物面鏡５について、図５を
用いて説明する。今回用いた放物面鏡（パラボロイダル
鏡）は図５（ａ）に示すようにｙ＝ｘ² ／１６０の放物線をｙ軸を中心に回転させたときに出来る面であ
る。これを式で表すとｙ＝（ｘ² ＋ｚ² ）／１６０となる。この放物面鏡の焦点２１は座標で表すと（０，
０，４０）で与えられ、この点から放物面２２に入った
光はｘ−ｚ平面に垂直、ｙ軸に平行な光に揃えられる。
この放物面を上から見たのが、図５（ｂ）である。軸外
し放物面鏡５はｚ軸について軸外し距離２４を５ｍｍ、
放物面鏡の厚み２３を１０ｍｍの物を使用した。材質は
プラスチックで、表面をアルミニウムの薄膜で覆ったも
のを使用した。

【００１７】軸を外す（図５（ｂ）ではｘ軸を外す）理
由は以下の為である。放物面２２で反射した光が縦横方
向で平行光を作り出すためには、光源ランプ２のフィラ
メント３中心を焦点２１に設置する必要がある。軸を含
んだ放物面鏡を使用すると、その中心部分に入射した光
が、反射によって光源ランプ近傍に戻り、ランプの周囲
のガラス面で乱反射を起こす可能性がある。感光体９は
光に対して非常にセンシティブであり、不必要な光が入
り込むのは望ましくない。軸を外すことによって軸外し
放物面鏡５に入る光の全てを平面反射鏡６に送り込むこ
とが出来る。また、ここでは簡易のために放物面鏡の厚
み２３を一定な物としたが、光量の補正などのために中
心から両サイドに向けて、厚みを増やしても良い。

【００１８】上記のような軸外し放物面鏡５で縦横方向
で平行光を作りだし、平面反射鏡６で液晶シャッターア
レイ７への入射角が垂直になるように調整している。こ
こで液晶セルとしてはスーパーツイステッドネマティッ
ク型、ツイスト角２４０゜、セルギャップ５μｍを使用
した。画像データによって開閉した液晶シャッターアレ
イ７を通過した平行光は、図示していないが重ね合わせ
の手段である色毎の出射角度を変えるプリズムや回折格
子を通過し、集光レンズ８に到り、集光されて感光体９
上に結像される。

【００１９】感光体９上に形成される画像のコントラス
トは、該感光体の感度特性にも勿論依存するものである
が、受ける光のコントラストに大きく依存している。高
コントラストの画像を得るためには、光学系の高コント
ラスト化が、重要な条件である。前記のような平行光を
利用すれば、液晶シャッターアレイの透過、遮蔽能力を
生かし、高コントラストの画像を得ることが出来る。

【００２０】本実施例に用いた上記軸外し放物面鏡を使
用した光学系と、類似のことができる片軸のみの放物面
鏡や、８０ｍｍ径の円筒面鏡を使用した光学系とで、同
一の液晶シャッターアレイを使用してポラロイド社スペ
クトラインスタントフィルム上にフルカラープリントの
画像形成実験を行った。ここで８０ｍｍ径の円筒面鏡
は、その反射光が縦横方向とも平行性を失う物であり、
片軸のみの放物面鏡は縦方向で平行性を失う物の一例で
ある。上記３例に対して他の条件を等しくして行ったフ
ルカラープリントの画像形成実験結果は、その画像コン
トラスト、シャープネスにおいて軸外し放物面鏡を使用
したものが、最も高画質であった。

【００２１】

【発明の効果】以上の実施例で述べたように、本発明に
よれば、光源からの光を、例えば軸外し放物面鏡のよう
な平行光作成手段を用い、横方向、縦方向共にほぼ１０
０％平行光にまとめ、この光が液晶シャッターアレイに
対して垂直に入射するように、平面反射鏡などの光学部
材を設置することにより、液晶シャッターアレイの列方
向に均一なコントラストが得られ、且つ液晶シャッター
アレイの持つ透過、遮蔽のコントラスト特性を最大限に
発揮することが出来るので、該液晶シャッターアレイを
通過した光によって光書き込みされる感光体上に、均一
且つ高コントラストな画像を形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のカラー画像形成装置の概略図
である。

【図２】図１に示した実施例の要部の概略図である。

【図３】本発明の実施例に使用した液晶セルの状態を上
から見た概略図である。

【図４】本発明の実施例に使用した液晶シャッターに対
する入射光の角度とコントラストの関係のグラフであ
る。

【図５】実施例に使用した軸外し放物面鏡の説明図であ
る。

【図６】従来のカラー画像形成装置の概略図である。

【図７】従来の別のカラー画像形成装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１回転カラーフィルター２光源ランプ３フィラメント４スリット５軸外し放物面鏡６平面反射鏡７液晶シャッターアレイ８集光レンズ９感光体１０ｒ赤色カラーフィルター１０ｇ緑色カラーフィルター１０ｂ青色カラーフィルター１１液晶セルへの入射光１２入射角度α １３入射角度β １４液晶セル１５上分子１６下分子１７上偏光板１８下偏光板１９入射方向２０回転軸２１焦点２２放物面２３放物面鏡の厚み２４軸外し距離２５三色分離液晶シャッターアレイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、液晶シャッターアレイ及び感光体
を備え、画像信号に応じて液晶シャッターアレイの各画
素を開閉し、光源から感光体に入射する光を制御して、
感光体上に画像の光書き込みを行う画像形成装置に於い
て、前記光源と前記液晶シャッターアレイの間に、液晶
シャッターアレイに入射する光を、ほぼ１００％平行光
にまとめ、該平行光を前記液晶シャッターアレイに対し
て垂直に入射させる平行光作成手段を有することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】平行光作成手段が、両軸放物面鏡の一部
を使用するものであることを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項３】光源、液晶シャッターアレイ、感光体及
び感光体上への出射波長を変えるための複数色のカラー
フィルターを備え、感光体への出射波長の変化に同期
し、かつ画像信号に応じて、液晶シャッターアレイの各
画素を開閉し、光源から感光体に入射するカラー光を制
御して感光体上にカラー画像の光書き込みを行う画像形
成装置に於いて、前記光源と液晶シャッターアレイの間
に、液晶シャッターアレイに入射する光を、ほぼ１００
％平行光にまとめ、該平行光を前記液晶シャッターアレ
イに対して垂直に入射させる平行光作成手段を有するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】平行光作成手段が、両軸放物面鏡の一部
を使用するものであることを特徴とする請求項３に記載
の画像形成装置。