JPH09179089A - 画像記録方法及び装置 - Google Patents

画像記録方法及び装置

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JPH09179089A
JPH09179089A JP33680595A JP33680595A JPH09179089A JP H09179089 A JPH09179089 A JP H09179089A JP 33680595 A JP33680595 A JP 33680595A JP 33680595 A JP33680595 A JP 33680595A JP H09179089 A JPH09179089 A JP H09179089A
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JP33680595A
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Masahito Okabe
岡部将人
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 適切な電圧印加条件を設定し、適切な階調特
性で画像記録する。 【解決手段】 暗部の液晶媒体の電圧がしきい値電圧に
到達したときの、明部と暗部の電位差をシュミレーショ
ン法により求め、明部と暗部の電位差が飽和するときの
値が、液晶媒体のしきい値電圧と飽和電圧の差よりも0
〜20V大きくなるような電圧印加条件で画像記録する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高分子−液晶複合体
層を有する液晶記録媒体に画像記録する方法及び装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶−高分子複合体層を電極上に
形成した情報記録媒体と、電極層上に光導電層が形成さ
れた光センサとを対向配置し、電圧印加露光により画像
記録するものは、特開平6−130347号、特開平5
−165005号、本出願人の出願に係る特願平5−1
73988号に記載されている。また、液晶−高分子複
合体を電極上に形成した情報記録媒体と、電極層上に光
導電層が形成された光センサとを対向配置し、電圧印加
露光により画像記録するものは、特開平4−36291
6号に記載されている。図1はこのような情報記録媒体
を用いた情報記録装置の構成を示す図である。図中、1
0は光センサ、20は情報記録媒体をそれぞれ示してい
る。光センサ10は透明支持体11上に透明電極12、
光導電層13が順次積層され、情報記録媒体20は透明
支持体21上に透明電極22、液晶−高分子複合体層2
3が順次積層され、液晶層表面にはスキン層24が形成
されている。
【0003】図1に示すような光センサと情報記録媒体
とを、ポリエチレンやポリイミド等のスペーサを用い
て、10μm程度の空隙を介して対向配置して電圧印加
露光するタイプのものと、図2(a)、図2(b)に示
すように光センサ及び情報記録媒体を積層した構造のも
のも提案されており、積層型記録媒体では図2(a)に
示すように光センサ上に情報記録相を直接積層するもの
と、図2(b)に示すように、透明な誘電体の中間相2
5を介在させるものとがある。このような光センサ10
と情報記録媒体20を対向配置し、図3に示すように電
源30により両電極12、22間に電圧を印加し、書き
込み光として可視光を照射すると、露光強度に応じて光
導電層13の導電性が変化し、液晶層23にかかる電界
が変化して液晶の配向状態が変化し、印加電圧をOFF
して電界を取り除いた後もその状態が維持され、露光情
報の記録が行われる。
【0004】記録された露光情報の再生は、例えば、図
4に示すように光源40から情報記録媒体20に再生光
を照射し、その透過光を光電変換装置60で読み取って
電気信号に変換することにより行われる。光源40とし
ては、キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色光源や
レーザ光が用いられ、液晶記録媒体に照射される読み出
し光としては、フィルタ50により適当な波長光を選択
して照射することが望ましい。入射した光は情報記録媒
体の液晶の配向状態に応じて変調され、透過光はフォト
ダイオード等からなる光電変換装置60で電気信号に変
換され、変換された電気信号は必要に応じてプリンタや
CRTに出力される。さらに、再生装置の詳細は本出願
人の出願に係る特願平7−36908号や特願平6−2
19744号に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような方法で画像
記録を行った場合、設定する印加電圧により記録される
画像の階調特性が変化する問題がある。印加電圧を高め
に設定した場合には、記録される画像のラチチュードが
狭く、硬調な画像になってしまう。反対に、印加電圧が
低めに設定されると記録される画像の露光範囲が広すぎ
て軟調な画像になってしまう。この関係を模式的に表す
と図5のようになる。図5において横軸は露光量(対数
目盛)、縦軸は変調度であり、特性aは硬調な記録特性
で再現範囲が狭く、特性cは軟調な記録特性でコントラ
ストが低く、特性bは適正な再現性を示している。この
ように、良好な階調特性で画像記録するためには、適切
な印加電圧を設定する必要があるが、このような電圧印
加条件は全ての記録媒体や光センサに共通したものでは
なく、光センサや液晶媒体の特性に応じてそれぞれ別個
に設定されるものである。これまで、電圧印加条件をそ
れぞれの記録媒体に対して、容易に設定する方法がなか
ったため、電圧印加条件を設定するための実験に時間を
費やす必要があった。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、適切な電圧印加条件を設定し、適切な階調特性で画
像情報を記録する方法及び装置を提供することを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光センサ、液晶媒体、中間層の物性値を
用いて、画像記録特性(階調特性)をシュミレーション
し、そのシミレーション結果から適切な電圧印加条件を
設定するようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】次に図を用いて、電圧印加条件の
設定方法について説明する。 <液晶記録媒体の測定>図6に液晶媒体の抵抗値及びし
きい値電圧、飽和電圧の測定方法を示す。液晶媒体20
の液晶−高分子複合体層23上に透明電極50を形成
し、さらに電流測定用の抵抗51を電極22と透明電極
50間に接続する。また、アルゴンレーザー(488n
m)41及びフォトセンサ52を用いて、液晶記録媒体
の透過率変化を測定することができる。電源30によ
り、液晶媒体にスロープ電圧を印加し、電流値および透
過率変化をオシロスコープ53で記録した。測定結果例
を図7に示す。図7は透過率変化を変調度で表示してあ
り、電圧200V付近において、透過率が急激に変化し
始める電圧をしきい値電圧とし、さらに電圧を増加させ
て透過率がほとんど変化しなくなる電圧を飽和電圧とし
た。また、このとき測定した電流値から液晶媒体の抵抗
値および容量が得られた。
【0009】<光センサの測定>次に光センサの特性の
測定方法を示す。図8に測定装置の略図を示す。光セン
サ10の光導電層13上に透明電極50を形成し、電流
測定用の抵抗51を接続する。光源ランプ40およびフ
ィルタ42、光学シャッター43により、所定の光量
で、所定の時間、光センサに光照射する。このとき電源
30により、一定電圧を印加し、光照射した時の電流を
オシロスコープ53で測定する。測定結果例を図9に示
す。本発明の画像記録方法に使用する光センサは、光照
射しない状態で電圧印加することにより、所定の電流を
流すように設計されている。この電流値をベース電流値
とする(図9の波線で表示した電流)。また、光照射す
ることにより電流値は増加し、ベース電流との差を光誘
起電流とする。光誘起電流は光照射中(斜線で図示した
時間)は、図のように増加し、光照射終了後もすぐに零
とはならずに緩やかに減衰する。また、光センサに電圧
印加した直後の電流値の積分値から、光センサの容量を
測定することができる。また、光センサの容量は、光導
電層の膜厚を測定することにより計算することができ
る。
【0010】<中間層の測定>一体型媒体についても適
切な電圧印加条件を設定するためには、中間層の抵抗お
よび容量を測定する必要がある。測定方法は、液晶記録
媒体や光センサと同様に、透明電極を形成した支持体の
透明電極上に中間層に用いられるPVA(ポリビニルア
ルコール)を形成し、さらに測定用の電極層を形成し、
電流測定用の抵抗を接続し、電流値を測定する。
【0011】<シュミレーション方法>次にシュミレー
ション方法を説明する。図10に本発明の画像記録装置
の等価回路を示す。図10(a)は空気ギャップを用い
た分離型媒体の等価回路、図10(b)は誘電体中間層
を用いた一体型媒体をそれぞれ表している。始めに分離
型媒体のシュミレーション方法について説明する。図1
0(a)において、電圧印加直後には液晶記録媒体およ
び光センサのそれぞれの容量に応じた電圧が分配され
る。液晶記録媒体、光センサにかかる電圧をそれぞれV
LC、VPS、電源電圧をVAP、空気ギャップにかかる電圧
をVAir とすると、電圧印加直後のVLC、VPSは、 VPS(0)={CLC/(CPS+CLC)}・(VAP−VAir ) …(1−a) VLC(0)={CPS/(CPS+CLC)}・(VAP−VAir ) …(1−b) となる。その後、各抵抗成分からの電流のために各層の
電圧が変化する。このとき、 IPS+CPS・(dVPS/dt) =VLC/RLC+CLC・(dVLC/dt) …(2) が成り立つ。
【0012】 VPS+VLC =VAP−VAir (一定) …(3) であるから、 dVLC/dt=(IPS−VLC/RLC)/(CPS+CLC) …(4) となり、各物性値を代入することにより、(1)式の初
期条件と(4)式とにより、液晶媒体にかかる電圧変化
を計算することができる。
【0013】ここで、IPSは光センサの電流値であり、
暗部と明部で異なり、それぞれ次のように表される。た
だし、暗部の電流はベース電流成分のみで表され電圧に
依存するので、ここでは簡単のため、電圧に比例すると
して計算した。すなわち、 IPS(dark)=αVPS …(5) ここでαは定数でベース電流の測定結果から次のように
求められる。 α=IEX/VEX(IEX:ベース電流測定値、VEX:測定時の電圧)…(6) 光照射部分の電流値はベース電流成分と光誘起電流成分
の合計で表される。 IPS(photo)=IBase+IPi …(7) (IBase:ベース電流成分、IPi:光誘起電流成分) ベース電流成分は暗部と同様に、(5)式で表される。
【0014】なお、光誘起電流成分は次式で近似した。 光照射中 (0<t≦T) Ipi=βE{1−exp(−t/τ)}・αVPS …(8−a) 光照射終了後(T<t) Ipi=I0 exp(−t/τ)・αVPS …(8−b) ここで、 I0 =βE{1−exp(−T/τ)} …(8−c) Tは露光時間、βは定数、Eは露光強度を表し、τは時
定数で0.2〜0.5secで計算した。(5)〜
(8)式で示した光センサの電流値を(4)式に代入
し、液晶媒体にかかる電圧を計算した。計算結果例を図
11に示す。液晶媒体のしきい値電圧を200Vとする
と、暗部の電圧は75msec程度でしきい値電圧に到
達し、このとき印加電圧を停止することになる。このと
きの明暗の電位差が液晶記録媒体の透過率変化に相当す
ると考えられる。
【0015】次に一体型媒体のシュミレーション方法を
示す。分離型媒体と同様に電圧印加直後には光センサ、
液晶記録媒体、誘電体中間層のそれぞれの容量に応じて
電圧が印加される。すなわち、 VPS(0)=CLCIL/(CPSIL+CILLC+CPSLC)・VAP …(9−a) VIL(0)=CPSLC/(CPSIL+CILLC+CPSLC)・VAP …(9−b) VLC(0)=CPSIL/(CPSIL+CILLC+CPSLC)・VAP …(9−c) その後、それぞれの抵抗成分による電流により電圧が変
化する。このとき IPS+CPS・(dVPS/dt) =VIL/RIL+CIL・(dVIL/dt) =VLC/RLC+CLC・(dVLC/dt) …(10) VPS + VIL + VLC = VAP(一定) …(11) が成り立つ。(10)式および(11)式より dVLC/dt= {CILPS−(CPS+CIL)・(VLC/RLC)+CPS・(VIL/RIL)}/C (C=CPSIL+CILLC+CPSLC) …(12) のようになり、分離型媒体と同様に液晶媒体にかかる電
圧を計算することができる。光センサの電流値は(5)
〜(9)式がそのまま使用できる。計算結果例を図12
に示す。図12は明部と暗部に対して、液晶記録媒体お
よび中間層にかかる電圧を計算した結果である。
【0016】<電圧印加条件の設定方法>このようなシ
ュミレーションを用いて電圧印加条件を設定する方法に
ついて説明する。(8)式は明部の光センサの光誘起電
流を表している。光誘起電流は光センサに照射する露光
強度に依存することから、(8)式において、βEの値
を1〜1000の間で変化させて、明暗の電位差を計算
した結果を図13に示す。分離型媒体に対して計算を行
い、印加電圧は720V、680V、670Vに対して
計算した。横軸は相対露光強度でβEの値を示した。図
13(a)は横軸を対数表示したもの、図13(b)は
横軸をリニアスケールとして表示したものである。図1
3において、明暗の電位差が、50V以下が液晶記録媒
体で階調表現できる範囲であると考えられ、このような
範囲になるような露光量の範囲が画像として再現される
と考えられる。図13(a)より、印加電圧により画像
の再現範囲が異なることがわかる。印加電圧720Vで
記録した場合には、画像の再現範囲が狭くて、良好な画
像を記録することができない。印加電圧670V、68
0Vの場合には必要な露光範囲を再現できると考えられ
る。図13(b)のグラフから、露光量の増加に対し
て、明暗の電位差が飽和し、印加電圧によって飽和する
電圧が異なることがわかる。飽和する電圧は印加電圧7
20V、680V、670Vに対してそれぞれ、110
V、60V、55Vである。この電圧が液晶媒体で表現
できる電位差(しきい値電圧と飽和電圧の差でこの場合
50V)と大きく異なる場合には、再現できる露光範囲
が狭くなる。また、飽和する電圧が低すぎる場合には、
液晶媒体で十分なコントラストが得られないため、良好
な画像が得られない。本発明の画像記録方法は、いろい
ろ実験したところ高露光強度における明暗の電位差が飽
和する値が、液晶媒体のしきい値電圧と飽和電圧の差よ
りも0〜20V程度大きくなるように印加電圧を設定す
ればよいことが分かった。
【0017】一体型媒体について同様の計算をした結果
を図14に示す。図14(a)は横軸を対数スケール、
図14(b)は横軸をリニアスケールとしたものであ
る。なお、光センサのベース電流値(暗部において15
0V印加時の電流値)を3μA〜15μAに対して計算
した。また、液晶媒体のしきい値電圧と飽和電圧の差は
60Vであるとした。図14から、ベース電流が6μA
に対して、印加電圧370Vでは、適当な露光量の範囲
を記録できるため良好な画像が得られるが、印加電圧を
390Vにすると再現できる露光量の範囲が狭くて良好
な画像が記録できない。また、ベース電流が15μAの
場合には、露光量を強くしても液晶媒体で十分なコント
ラストを得られないためやはり良好な画像記録をするこ
とができない。この場合も高露光域の飽和する電圧が、
液晶媒体のしきい値と飽和電圧の差である60Vに対し
て0〜20V程度大きい範囲であれば良好な条件で画像
記録できる。この範囲よりも低すぎても高すぎても良好
な画像を得ることはできない。また、図14(b)から
分かるように、露光強度を変化させて全て計算しなくて
も、図において500〜1000で飽和するので、この
間の適当な1点のみ計算してその値からも判断すること
ができる。図15は、上記説明した画像記録方法を実施
するための装置構成を示す図である。図15において、
測定装置80は光センサのベース電流、液晶記録媒体の
抵抗を測定する機能を有しており、演算制御装置70
は、測定装置で測定した値を基にして、(5)〜(8)
式により液晶記録媒体にかかる明部と暗部の電圧を算出
し、かつ算出した結果をもとに、高露光域の明部と暗部
との電位差が飽和する電圧が、液晶媒体のしきい値と飽
和電圧の差より0〜20V程度大きい電圧となるように
電源を制御する機能を有している。したがって、図15
の装置では、明暗の電位差を計算し、適切な電圧印加条
件を設定することができる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、明暗の電
位差が飽和する値が、液晶媒体のしきい値電圧と飽和電
圧の差よりも0〜20V程度大きくなるように印加電圧
を設定することにより、良好な階調特性で画像記録する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 情報記録装置の構成を示す図である。
【図2】 積層型記録媒体を示す図である。
【図3】 情報記録を説明する図である。
【図4】 記録情報の読み取りを説明する図である。
【図5】 印加電圧を変えたときの階調特性を示す図で
ある。
【図6】 液晶媒体の抵抗値及びしきい値電圧、飽和電
圧の測定方法を示す図である。
【図7】 液晶記録媒体の透過率変化の測定結果例を示
す図である。
【図8】 測定装置の構成の概略図である。
【図9】 光センサを流れる電流の測定結果例を示す図
である。
【図10】 等価回路を示す図である。
【図11】 液晶媒体にかかる電圧の計算結果例を示す
図である。
【図12】 一体型媒体における液晶記録媒体および中
間層にかかる電圧を計算した結果を示す図である。
【図13】 印加電圧をパラメータとし、露光強度を変
えたときの明部と暗部の電位差を示す図である。
【図14】 一体型媒体について印加電圧をパラメータ
とし、露光強度を変えたときの明部と暗部の電位差を示
す図である。
【図15】 画像記録装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
10…光センサ、20…液晶媒体、30…電源、40…
ランプ、41…レーザー、50…透明電極、52…フォ
トセンサ、70…演算制御装置、80…測定装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極上に光導電層を形成した光センサ
    と、電極上に液晶−高分子複合体層を形成した液晶記録
    媒体を空気ギャップ層を介して対向配置した状態で、光
    センサに画像露光し、両電極間に電圧印加することによ
    り該液晶記録媒体の液晶を配向させ画像記録する方法に
    おいて、 暗部の液晶媒体の電圧がしきい値電圧に到達したとき
    の、明部と暗部の電位差をシュミレーション法により求
    め、明部と暗部の電位差が飽和するときの値が、液晶媒
    体のしきい値電圧と飽和電圧の差よりも0〜20V大き
    くなるような電圧印加条件で画像記録することを特徴と
    する画像記録方法。
  2. 【請求項2】 透明電極を形成した支持体の該電極上に
    光導電層を積層し、その上に誘電体中間層および液晶−
    高分子複合体層の順に積層し、さらに電極層を積層した
    一体型媒体を用いて、光導電層に画像露光し、両電極間
    に電圧印加することにより該液晶記録媒体の液晶を配向
    させ画像記録する方法において、 暗部の液晶媒体の電圧がしきい値電圧に到達したとき
    の、明部と暗部の電位差をシュミレーション法により求
    め、明部と暗部の電位差が飽和するときの値が、液晶媒
    体のしきい値電圧と飽和電圧の差よりも0〜20V大き
    くなるような電圧印加条件で画像記録することを特徴と
    する画像記録方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の画像記録方法に
    用いる画像記録装置であって、光センサのベース電流お
    よび/または液晶記録媒体の抵抗を測定する手段と、測
    定手段による測定結果に基づき、暗部の液晶媒体の電圧
    がしきい値電圧に到達したときの明部と暗部の電位差、
    及び明部と暗部の電位差が飽和するときの値が、液晶媒
    体のしきい値電圧と飽和電圧の差よりも0〜20V大き
    くなるような電圧印加条件を演算して電源を制御する演
    算制御手段とを有することを特徴とする画像記録装置。
JP33680595A 1995-12-25 1995-12-25 画像記録方法及び装置 Pending JPH09179089A (ja)

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