WO1999036268A1

WO1999036268A1 - Imprimante optique

Info

Publication number: WO1999036268A1
Application number: PCT/JP1999/000132
Authority: WO
Inventors: Sadao Masubuchi; Shinichi Nonaka
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 1999-07-22
Also published as: EP0988983A1; DE69939616D1; EP0988983B1; US6233036B1; EP0988983A4

Description

明細害

光プリンタ装置

技術分野

本発明は、感光紙上を移動しながら所定のタイミングで露光し画像を形成する走査型光ヘッドを有する光プリンタ装置に関し、特には感光紙を前記光ヘッドが露光するときの露光タイミングの制御技術に関する。

背景技術

感光紙上に光へッドを相対移動させながらその感光紙に画像を形成する光プリンタ装置が、特開平 2 — 1 6 9 2 7 0号公報に開示されている。以下にその光プリンタ装置について図 9 を用いて説明する。

光ヘッド 1 0 に対して感光紙 6 0が送りローラ 7 0及ぶ 7 0 により矢印 A方向に一定速度で駆動される。光へッド 1 0 は、白色光を放射状に発する白色光源 2 0、この白色光を感光紙 6 0上に線状に収束させるシリンドリカルレンズ 3 0、 3色分離液晶シャツタ 4 0、及び液晶シャツタアレイ 5 0 より成る。

3 色分離液晶シャツタ 4 0 は、シリンドリカルレンズ 3 0からの白色光の幅方向（広がり方向）にそれぞれ線状に延びた 3 つのシャツタ 4 0 r、 4 0 g及び 4 0 b よし J なる。これら 3 つのシャツタ 4 0 r、 4 0 g及び 4 0 b は、独立に駆動され、赤（ R ) 、緑（ G ) 及び青（ B ) の色の光をそれぞれ透過するようにカラーフィルタが備えられてしゝる。液晶シャツタアレイ 5 0は、シャツタ 4 0 r、 4 0 g 及び 4 0 bのそれぞれの長さ方向と同方向に複数の画素を配列している。

図 9に示す装置により感光紙 6 0に画像を形成する方法を説明する。

光プリンタ装置は、階調のあるカラー画像データを受け取り、その画像データに基づきシャツタ 4 0 r、 4 0 g及び 4 0 b を制御し、感光紙 6 0上を露光することにより画像を形成する。シャツタ 4 0 r の次にシャツタ 4 0 gが、また、シャツタ 4 0 gの次にシャツタ 4 0 bが、それぞれ所定の時間だけ開いて白色光を透過する。この所定の時間とは、図 9において感光紙 6 0がちょうど距離 Xだけ動く時間に等しい。

したがって、最初シャツタ 4 0 r を透過した赤色光

( R ) が感光紙 6 0 をその移動方向（ A方向）に距離 X だけ露光する。次にシャツタ 4 0 r が閉じシャツタ 4 0 gが開く。そのときには、感光紙 6 0は距離 Xだけ移動しているために、シャツタ 4 0 g を透過した緑色光（ G ) は感光紙 6 0の既に R光が露光した部分を再び露光する。それから、感光紙 6 0がさらに距離 Xだけ移動すると、同様にして、 R光及び G光が既に露光した部分をシャツタ 4 0 b を透過した青色光（ B ) が露光する。以上の動作を感光紙 6 0の送り方向に繰り返すことでフルカラー表示の画像が得られる。

なお、感光紙 6 0の送り方向に垂直な方向は液晶シャッタアレイ 5 0により画像が形成される。

次に、図 9に示したプリンタ装置を用いて階調制御する方法を図 1 0 を用いて、より詳細に説明する。

図 1 0は、画素幅内の位置に対する露光時間の関係を示す図である。なお、ここでは、説明のため、感光紙 6 0は停止して液晶シャツタ 5 0 (及び光ヘッド）が Z方向に移動すると考える。

液晶シャツタ 5 0 を通過した幅 Wの Rの光は、感光紙 6 0上に像 A 1 を結像してからさらに Z方向に、像 A 2 を結像するまで等速で移動したとする。すると、感光紙 6 0上に像 A 1 を結んだときから像 A 2 を結ぶまでずつと露光される領域は画素幅内の Eで示す領域であり、その露光時間 t 1 は、像 A 1 が像 A 2 に移動するまでの距離（その距離は、図 1 0における D及び Fに示す距離に等しい）を光ヘッドの移動速度で割った値である。また、領域 D及び領域 Fでは、 Z方向の位置の変化に対して露光時間の変化は直線的増加または減少である。以上のように、感光紙 6 0上の位置と露光時間との関係は、図 1 0の実線で示すような台形 Bで表される。

なお、液晶シャツタ 5 0 を通過した幅 Wの Rの光が、感光紙 6 0上に像 A 1 を結像してからさらに Z方向に像 A 3 を結像するまで移動したときは、その像 A 1 が像 A 3に移動するまでの距離を D Z 2 とすると、感光紙 6 0 上の位置と露光時間との関係は、図 1 0の破線で示すような台形 Cで表される。感光紙 6 0上に像 A 1 を結んだときから像 A 3 を結ぶまでずつと露光される領域は、破線で示した台形 Cの頂辺となり、その露光時間は t 2 ( = t 1 / 2 ) となる。

以上のように、液晶シャツタ 5 0 を通過した所定幅 W の光が、感光紙 6 0上に像 A 1 を結像してからさらに Z 方向に像 A 2または A 3 (あるいはそれ以外の像）を結像するまで移動させて、階調制御を行うときは、感光紙 6 0上の位置と露光時間との関係を表す台形は、その高さが異つても、画素幅内において常に一端（始端）寄りの位置におかれる。そのため、台形の他端付近の領域では、単色露光または未露光部分が大きくなつてしまっていた。このため、画像の混色性が悪く画質を低下させていた。また、画像のパターンによっては、干渉縞が発生し画像が不鮮明になることが多かった。

また、以上に説明したように、感光紙 6 0上に結像した像 A 1 を走査方向に所定の距離 Xだけ等速移動させることによって、その距離 Xに対応した時間（ t 1 、 t 2 など）だけ感光紙を露光するという階調制御を行う場合には、以下のような問題が生じる。

一般に、感光紙 6 0の感光特性は時間的に非線形である。すなわち、感光紙に対して、感光速度は、露光時間に拘らず常に一定であるというわけではなく、露光時間が長くなればなるほど、感光速度は徐々に低下してしまラ。

したがって、最大露光時間を N等分し（ N ：整数）、画像データ ί を [最大露光時間 X ( i / Ν ) ] に対応させるとき（ i ： Nまたはそれ以下の整数）、その画像デ一夕 i でもって階調を制御すると、画像データは正しい階調で再現され得ない。

しかも感光紙 6 0の感光速度は、一般に光の波長によつても異なる。すなわち、カラー画像であれば、露光時間が同じであっても、色により階調が微妙に異なってしまうという問題があつた。

発明の開示

本発明の目的は、画像の混色性をよくして高画質の画像を形成することを可能にし、かつ、感光紙の感光特性が露光時間に対して非線形であることに対処して、画像データの階調を感光紙上に正確に再生することができる、光プリンタ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による光プリンタ装置の一態様は、感光体に対して相対的に移動する光源を有し、色の濃度の薄い最小階調から色の濃度が濃い最大階調まで線形に変化する複数の階調を有する画素よりなる画像データに基づき、前記光源からの光により前記感光体を所定のタイミングで露光し、その露光距離を調節することで面積階調を行い前記感光体上に階調のある画像を形成するように構成されたものであって、前記階調の変化に対する露光距離の変化を非線形に対応させたことを特徴とする。

さらに、本発明による光プリンタ装置の別の態様は、感光体を露光するための光源と、この光源からの光を前記感光体に対して透過または遮断することを選択的に制御可能な光シャツタとを備え、前記感光体に対して前記光源と前記光シャツタとを相対的に移動させ前記感光体上に画像を形成する光プリンタ装置において、階調のある画像データを記憶する記憶手段と、非線形なクロック信号を発生する非線形クロック発生手段と、非線形クロックをカウン卜するカウンタ手段と、このカウンタ手段の出力と前記記億手段の内容とを比較する比較手段とを有し、カウンタ手段の出力が前記記憶手段に記憶された画像データと一致するまで前記光シャツタを開くことで前記感光体に階調のある画像を形成することを特徴とする。

図面の簡単な説明

図 1 Aは、本発明に係る光プリンタ装置の概略の構成を示す斜視図である。

図 1 Bは、図 1 Aの光プリンタ装置の概略図である。図 2は、本発明に係る光プリンタ装置による画像を形成するための露光タイミングを説明する図であり、第 1 露光サイクルと第 2露光サイクルを示す。

図 3 は、本発明に係る光プリンタ装置による画像を形成するための露光タイミングを説明する図であり、第 3 露光サイクルと第 4露光サイクルを示す。

図 4は、本発明に係る光プリンタ装置の階調制御の原理を説明する図である。図 5 は、図 1 に示した光プリンタ装置のブロック図を示す。

図 6 は、本発明に係る光プリンタ装置の液晶シャツタの制御系のブロック図を示す。

図 7 は、図 6のブロック図のタイムチャートを示す。図 8 は、図 7 に示した液晶シャツタ制御系に入力されるク口ックパルスの波形図である。

図 9 は、従来の光プリンタ装置の概略の断面図である。図 1 0は、従来の光プリンタ装置により画像を形成する場合の露光タイミングを説明する図である。

発明を実施するための最良の形態

まず、光プリンタ装置の要部を図 1 A及び図 I Bを用いて説明する。

光ヘッド 1 0 0の中には、 L E Dアレイ 1 1 0 と、さらに、放物面鏡 1 2 0、シリンドリカルレンズ " I 3 0 と反射鏡 1 4 0からなる光学系が設けられている。この光ヘッド 1 0 0は、ヘッド送り手段 3 0 0 (後述）により感光紙 5 0 0に対して矢印 Z 1 方向に駆動される。

L E Dアレイ 1 1 0は、赤色（ R ) と、緑色（ G ) と、青色（ B ) を発光する L E D素子がそれぞれ 2づっ 2列に、 R、 G、 Bの順序で感光紙 5 0 0の感光面 5 0 0 a に垂直な方向に上から順に配置されている。し E Dァレィ 1 1 0から出た光はシリンドリカルレンズ 1 3 0の下半分を通過して放物面鏡 1 2 0で反射して平行光となる。放物面鏡 1 2 0 を反射した平行光は、シリンドリカルレンズ 1 3 0の上半分を通過して、反射鏡 1 4 0 で反射し、感光紙 5 0 0の感光面 5 0 0 a に対して垂直方向に向かつて進み、液晶シャツタ 1 5 0 を通過し、感光面 5 0 0 a 上に集光する。すなわち、シリンドリカルレンズ 1 3 0 の上半分を通過した光の焦点は感光紙 5 0 0の感光面 5 0 0 a となる。

液晶シャツタ 1 5 0 は、 1 本の走査電極と 6 4 0本の信号電極により、感光紙 5 0 0の幅方向（図 1 Aで矢印 Z 2 で示す方向）に 6 4 0個の画素を形成する。

ヘッド送り手段 3 0 0 は、無端状の光ヘッド走査ワイャ 3 7 3 と、その走査ワイヤ 3 7 3 が巻かれているブーリ 3 7 1 及び 3 7 2 と、プーリ 3 7 1 を回転駆動する直流モータ 3 1 0 とを含む。走査ワイヤ 3 7 3 の一箇所は、光へッド 1 0 0の側面に突出して設けられたワイヤ固定部 1 1 1 に固定されている。

直流モータ 3 1 0の回転軸にはロータリエンコーダ 3 2 0のフィン 3 2 1 が取り付けられてしゝる。フィン 3 2 1 には多数の開口 3 2 2 が形成されている。フィン 3 2 1 を挟んで、フォトインタラプタ 3 2 3 における発光素子と受光素子（図示せず）とが対向している。フィン 3 2 1 とフォトインタラプタ 3 2 3 とでロータリエンコーダ 3 2 0 を構成している。

直流モータ 3 1 0が回転すると同時にフィン 3 2 1 も同時に回転する。フィン 3 2 1 の回転により、開口 3 2 2 がフォトインタラプタ 3 2 3の発光素子と受光素子との間の光を断続する。この光の断続に同期して電気信号が出力され、直流モータ 3 1 0の回転角度位置が検出される。

直流モータ 3 1 0の回転は、図 1 Aに示すように、ゥオームギア 3 5 0 とギア 3 6 1 、 3 6 2及び 3 6 3 により減速され、プーリ 3 7 1 及び 3 7 2 と走査ワイヤ 3 7 3 により直線の往復運動に変換される。走査ワイヤ 3 7 3の往復運動は、ワイヤ固定部 1 1 1 を介して光ヘッド 1 0 0 をその走査方向に移動させる。

光プリンタ装置の基板 2 3 0には、ホトインタラプタからなる一対の位置センサ 2 1 0 と 2 2 0が固定されている。光ヘッド 1 0 0 に固定されている遮光板 2 4 0が光へッド 1 0 0 とともに走査方向に移動すると、位置センサ 2 1 0、 2 2 0のいずれか一方または両方を遮光することで、光ヘッド 1 0 0 の位置が検出される。

なお、図 I Bにおいて、符号 3 7 5は光プリンタ装置の基台であり、基台 3 7 5の中には感光紙 5 0 0、現像ローラ 3 7 6、制御回路 3 7 7 などが収納されている。次に、感光紙 5 0 0上に画像を形成する方法について説明する。

L E Dアレイ 1 1 0は、 R、 G、 Bの順序で上から順香に発光する。 L E Dアレイ 1 1 0からの光は左右方向 (図 1 Aにおける矢印 Z 2で示した方向）に広がりながら、シリンドリカルレンズ 1 3 0の下半分を通過して、放物面鏡 1 2 0に至る。放物面鏡 1 2 0で反射され左右方向に広がった光は平行光線とされ、シリンドリカルレンズ 1 3 0の上半分を通過する。このシリンドリカルレンズ 1 3 0の上半分は、放物面鏡 1 2 0で反射された光を集光して、感光紙 5 0 0の面上で所定の幅に結像させる役目をする。

シリンドリカルレンズ 1 3 0の上半分によリ集光された光は、平板反射鏡 1 4 0によりほぼ 9 0度その進路を変えられて、感光紙 5 0 0の面に対し垂直に進む光となる。そして、液晶シャツタ 1 5 0 を通り、感光紙 5 0 0 を露光する。

感光紙 5 0 0上に所定の幅で結像した光は、図 1 Aに示すように、走査方向（ Z 1 方向）の前方から後方にかけて順に R , G, Bとなっている。

そして、ヘッド送り機構 3 0 0により、光ヘッド 1 0 0が所定の速度で走査方向（矢印 Z 1 方向）に送られると、遮光板 1 1 1 がフォトインタプタ 2 1 0、 2 2 0の両方の光を遮断する。すると、光ヘッド 1 0 0が書き込み開始位置であると判断され、書き込みが開始される。

書き込みの基本的動作について説明する。

まず、 R光が液晶シャツタ 1 5 0によって制御された第 1 の時間だけ通過して、感光紙 5 0 0の所定の領域を露光する。それから、 G光が液晶シャツタ 1 5 0によつて制御された第 2の時間だけ通過して、その領域を露光する。さらにそれから、 B光が液晶シャツタ 1 5 0によつて制御された第 3の時間だけ通過して、その同じ領域を露光する。こうして上記の領域にはフルカラーの画像が形成される。

これら R、 G、 Bの 3色の光は、画像データに従い、感光紙 5 0 0上の所定の位置に正確に照射されなければならない。このため、し E Dアレイ 1 1 0の発光タイミングと液晶シャツタ 1 5 0の開閉タイミングを、直流モータ 3 1 0の回転軸に取り付けたロータリエンコーダ 3 2 0の出力に同期させている。

次に、感光紙 5 0 0 を露光するタイミングについて、図 2及び図 3 を用いて説明する。

光ヘッド（図 2及び図 3 に図示されていない）は、感光紙 5 0 0に対して一定速度で矢印 Zの方向に移動しながら、それぞれ幅 Wの R、 G、 Bの各光を感光紙 5 0 0 に向けて放射する。

図 2の（ a ) は、 R光が、幅 Wの間隔の 2本の実線で示される位置から幅 Wの間隔の 2本の点線で示される位置に移動るまでの間、すなわち、距離 Dを移動するまでの時間、領域④を放射し続けることを示している。 2種類のハッチングが重合している領域は、光ヘッドが距離 Dを移動するまでの間、常に露光され続ける部分となる。光ヘッドは等速移動であるので、上記の距離 Dは露光時間に対応する。そこで、この距離 Dが最大露光距離であるとすると、図 2の（ a ) で 2種類のハツチングが重合している感光紙 5 0 0の領域は、 R光によって最大露光時間露光されたことになる、すなわち、この領域④は最大階調の Rが与えられたことになる。

なお、図 2及び図 3 において、感光紙 5 0 0が、 R、 G、 Bのどの色の光によって露光されたかを示すために、便宜上、感光紙 5 0 0 を 3層に分けて、 R光で露光された場合は上から第 1 層目をハッチングすることで表し、 G光で露光された場合は上から第 2層目をハッチングすることで表し、 B光で露光された場合は上から第 3層目をハッチングすることで表している。

R、 G、 Bの各光は、前述のように、感光紙 5 0 0上に幅 Wの像として結像する。また、幅 Wの B光の像と幅 Wの G光の像との間、及び幅 Wの G光の像と幅 Wの R光の像との間は、それぞれ Z方向（走査方向）に距離 P (像ピッチ P ) の間隔をもって配置される。

以下に、各区間を R， G , Bの各光が露光する態様について図 2及び図 3 を用いて説明する。なお、図 2及び図 3 に示した区間①乃至⑦は、光ヘッドの走査方向におけるそれぞれの画素を示している。

まず、図 2の（ a ) から（ c ) を参照して、第 1 の露光サイクルの露光タイミングについて説明する。

(a ) R光の区間④の露光：

図 2の（ a ) に示すように、 R光が放射されて、 2本の実線の矢印で示すように区間④を露光し始め、それから露光しながら Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2 本の点線の矢印の位置で露光を終了する。 R光の照射により、感光紙 5 0 0上に塗布された R光に感応する感光剤のみが露光される。 R光で照射される領域を（ a ) では、感光紙 5 0 0の上から第 1 層目をハッチングすることで表した。この露光距離は、前述したように、その距離に対応する時間だけ露光することを意味するから、 R 光の階調の程度を決めている。すなわち、階調はこの露光距離でもって制御される。

(b) G光の区間③の露光：

図 2の（ b ) に示すように、 R光の放射が終了すると同時に G光が放射されて、 2本の実線の矢印で示すように区間③を露光し始め、それから露光しながら Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。 G光の照射により、感光紙 5 0 0上に塗布された G光に感応する感光剤のみが露光される。 G 光で照射される領域を図 2の（ b ) では、感光紙 5 0 0 の上から第 2層目をハッチングすることで表した。この露光距離が G光の階調を決めていることは前述したとおリである。

(c) B光の区間②の露光：

図 2の（ c ) に示すように、 G光の放射が終了すると同時に R光が放射されて、 2本の実線の矢印で示すように区間②を露光し始め、それから露光しながら Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。 B光の照射により、感光紙 5 0 0上に塗布された B光に感応する感光剤のみが露光される。 B 光で照射される領域を図 2の（ c ) では、感光紙 5 0 0 の上から第 3層目をハッチングすることで表した。この露光距離が G光の階調を決めていることは前述したとおリである。

以上に説明したように、図 2の（ a ) から（ _c ) までの R、 G、 Bのそれぞれ 1 回の発光は、 1 つの露光サイクルを形成する。この露光サイクルを多数回繰り返して感光紙 5 0 0 を露光することにより、感光紙 5 0 0の表面にはフルカラ一の画像が形成される。

1 露光サイクルの中で、 R、 G、 Bの各光はそれぞれ感光紙 5 0 0上の異なった区間を露光する。図 2の（ a ) から（ c ) までの 1 露光サイクルでは、 R光は区間④を、 G光は区間③を、 B光は区間②を露光する。そして、各区間において放射しながら移動する距離（すなわち、放射時間）を制御することによって、階調を制御しているので、階調のある画像が形成される。

次に図 2の（ d ) から（ f ) を参照して、第 2の露光サイクルの露光タイミングについて説明する。

(d) R光は、図 2の（ d ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間⑤を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だけ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。

(e) G光は、図 2の（ e ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間④を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。この時点では、区間④は、 R光と G光とによって二重に露光されたことになる。

(f) B光は、図 2の（ f ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間③を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。この時点では、区間③は、 G光と B光とによって二重に露光されたことになる。

次に図 3の（ a ) から（ c ) を参照して、第 3の露光サイクルの露光タイミングについて説明する。

(g) R光は、図 3の（ a ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間⑥を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。

(h) G光は、図 3の（ b ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間⑤を露光し始め、そのまま方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。この時点では、区間⑤は、 R光と G光とによって二重に露光されたことになる。

(i) B光は、図 2の（ c ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間④を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。この時点では、区間④は、 G光と B光とによって二重に露光されたことになる。

次に図 3の（ d ) から（ f ) を参照して、第 4の露光サイクルの露光タイミングについて説明する。

(j) R光は、図 3の（ d ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間⑦を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。

(k) G光は、図 3の（ e ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間⑥を露光し始め、そのまま Z方向に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。この時点では、区間⑥は、 R光と G光とによって二重に露光されたことになる。

( I ) B光は、図 2の（ f ) に示すように、 2本の実線の矢印で示す位置から区間⑤を露光し始め、そのまま方问に所定の露光距離だ移動して、 2本の点線の矢印の位置で露光を終了する。この時点で区間⑤は、はじめて、 R光と G光と B光とのすべての色によって露光されたことになる。

次に、光プリンタ装置の階調制御の原理を図 4 を用いて説明する。

図 4は感光紙上の露光距離に対する露光時間の関係を示すものである。

図 4の（ a ) は、幅 Wの光が実線 A 1 - A 1 で示す位置から露光し始め、そのまま Z方向に（走査方向に）等速度で距離 D 1 だ移動して、点線 A 2 - A 2 で示す位置で露光を終了することを表している。

図 4の（ a ) でハッチングが二重になっている部分 (すなわち、左の A 2 の線と右の A 1 の線で囲まれる部分）は露光開始時点から露光終了時点までずっと露光される領域である。その領域の露光時間は、距離 D 1 を移動速度で割った値の時間 t 2 となる。そして紙面上の Z 方向における位置に対する露光時間は図 4の（ c ) の台形 B 1 となる。

図 4の（ b ) は、幅 Wの光が実線 A 1 - A 1 で示す位置から露光し始め、そのまま Z方向に（走査方向に）等速度で距離 D 2 ( = D 1 Z 2 ) だけ移動して、点線 A 2 - A 2 での矢印の位置で露光を終了することを表している。

図 4の（ b ) でハッチングが二重になっている部分は、露光開始時点から露光終了時点までずっと露光される領域である。その領域の露光時間は、距離 D 2 を移動速度で割った値の時間 t 2 ( = t 1 / 2 ) となる。そして紙面上の Z方向における位置に対する露光時間は図 4の

( c ) の台形 B 2 となる。

図 4から明らかなように、（ a ) でのように露光距離 D 1 だけ露光される場合も、また、（ b ) でのように露光距離 D 2 だけ露光される場合も、露光開始時点から露光終了時点までずっと露光され続ける領域の走査方向中心は、画素中心 αに一致する。すなわち、露光距離が変わっても、露光開始時点から露光終了時点までずっと露光され続ける領域の走査方向中心は変わらない。さらに、露光距離を変化させることによって露光時間を変化させる、すなわち、階調の程度を変化させることができる。次に、以上のような階調制御を行うための具体的な回路の例を図 5乃至図 7 を用いて説明する。

まず、図 1 Aで示した光プリンタ装置の制御系について、図 5のブロック図を用いて説明する。なお、図 5において、図 1 Aで既に説明したものと同一の部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。

光ヘッド 1 0 0は、前述したように、ヘッド送り機構 3 0 0により一定の速度で走査方向に移動し、所定の時間だけ感光紙 5 0 0 を露光して感光 5 0 0に画像を形成する。図 5 において、実線で描かれた光ヘッド 1 0 0は露光開始位置（書き込み開始位置）にあり、また、点線で描かれた光へッド 1 0 0は露光終了位置（書き込み終了位置）にある。

光へッドの位置検出のための位置センサ 2 1 0及び 2 2 0の出力はデコーダ 6 0 0 に入力する。デコーダ 6 0 0は、位置センサ 2 1 0及び 2 2 0の両方がオンしたときと、一方の位置センサ 2 1 0がオンし他方の位置センサ 2 2 0がオフしたときと、さらに、一方の位置センサ 2 1 0がオフし他方の位置センサ 2 2 0がオンしたときにのみ、アクティブパルスを出力する。

図 5 において、番号 6 1 0 は P L L回路を内蔵したモ —タ駆動回路である。番号 6 2 0 はコン卜ローラであり、通常はパーソナルコンピュータとなっている。番号 6 3 0はカウンタであり、番号 6 4 0 は液晶シャツタ 1 5 0 を所定のタイミングで駆動する液晶シャツタドライバであり、番号 6 5 0は L E Dアレイ 1 1 0 を所定のタイミングで駆動する L E D ドライバであり、また、番号 6 6 0は基準ク口ックである。

ヘッド送り手段 3 0 0 (詳細は図 1 Aで示す）により光へッド 1 0 0が感光紙 5 0 0上を等速度で移動して、書き込み位置に達すると、位置センサ 2 1 0及び 2 2 0 が両方ともオンになる。デコーダ 6 0 0は、位置センサ 2 1 0 と 2 2 0の両方がオンとなったことを検出し、書き込み開始信号をカウンタ 6 3 0 を通じて液晶シャツタドライバ 6 4 0 と L E D ドライバ 6 5 0 に出力する。光ヘッド 1 0 0は、口一タリエンコーダ 3 2 0 (図 1 A参照）と P L L回路 6 1 0 による P L L制御により高精度に速度制御される。 L E Dアレイ 1 1 0の発光タイミングもロータエンコーダ 3 2 0の出力に同期して行われるため、極めて精度の良い画像を得ることが可能となつている。

光ヘッド 1 0 0が図の点線の位置まで移動すると、位置センサ 2 1 0がオフし、デコーダ 6 0 0は書き込み終了信号を出力し画像データの書き込みが終了する。

次に画像データの階調制御について、液晶シャツタ 1 5 0の制御系をブロック図で示した図 6 を用いて説明する。画像データは、色の濃度の薄い最小の階調から、色の濃度の濃い最大の階調まで、線形に変化する複数の階調を有する画素から成る。

液晶シャツタ 1 5 0 には、 1 本の共通電極 N と 6 4 0 本の信号電極 S 1 〜 S 6 4 0が液晶材料を挟んでマトリクス形状に対向配置されている。 L C D ドライバ 7 0 0 は、画像データに基づき、信号電極 S 1 〜 S 6 4 0に液晶駆動電圧を印加する。共通電極 Nは 1 本しかないために特に交流駆動は行わない。

画像データは 8 ビッ卜のデータでもって L C D ドライバ 7 0 0に送られてくる。そして、送られてきた画像データは、 L C D ドライノく 7 0 0の内部に備えられた 6 4 0個のシフ卜レジスタ S R 1 〜 S R 6 4 0にシフトレジスタ用のク口ック S R C Kに同期して次々と蓄えられる。従って、 1 画素の画像データは R、 G、 Bの各光に対して 2 ⁸ = 2 5 6階調を有する。

次に、 8 ビットの階調データ（階調数）により液晶シャッタ 1 5 0 を制御して、各画素に 2 5 6階調を表示させる方法について図 6 とさらに図 7のタイムチヤ一を用いて詳述する。

シフ卜レジスタ S R 1 ~ S R 6 4 0には画像データが送られてくる。シフトレジスタ S R 1 〜 S R 6 4 0は、その蓄えた画像データにおける階調データを比較器 C P 1 ~ C P 6 4 0 に出力する。

ロータリエンコーダ 3 2 0 (図 1 A ) が画素の始端位置に対応した出力を出すと、アップダウンカウンタ 6 1 0への階調制御用クロック C Kの入力が開始される。なお、画素の始端位置の検出には、ロータリーエンコーダを使用せずに、基本クロックパルスで同期させることにより行うこともできる。アップダウンカウンタ 6 1 0は、階調制御用クロック C Kをカウン卜し、その値を比較器 C P 1 〜 C P 6 4 0 に出力する。

そして、比較器 C P 1 〜 C P 6 4 0 は、シフトレジスタ S R 1 ~ S R 6 4 0 からの階調データとアップカウン卜時のカウンタ 6 1 0の値とを比較し、一致したことを検知すると、液晶シャツタ 1 5 0の駆動信号をローレべルからハイレベルにする。階調制御用クロック C Kは、全部で 5 1 1 パルスであり、その 2 5 6番目のパルスがアップカウン卜時のカウンタ 6 1 0 に入ったときが、画素中心位置にくるようにタイミング調整されている。

1 から 2 5 6 までアップカウン卜したアップダウン力ゥンタ 6 1 0 は、 2 5 7 番目のパルスから今度はダウンカウントして行く。すなわち、階調制御用クロック C K のパルスが 5 1 1 個入ると、アップダウンカウンタ 6 1

0の出力は、 1 、 2、 3 2 5 5、 2 5 6、 2 5 5、

2 5 4、 3、 2、 1 となる。

そして、コンパレータ C P 1 〜 6 4 0 は、階調データが再び（すなわち、ダウンカウント時の）アップダウンカウンタ 6 1 0の出力と一致したことを検知すると、液晶シャツタの駆動信号をハイレベルからローレベルにする。

なお、これら合計 5 1 1 個の階調制御用クロック C K のパルスの間隔（パルス周期）は、最初から最後まで常に一定ではなく、使用する感光紙 5 0 0の感光特性に合わせて変化させている。例えば、露光開始直後では感光速度が速く、以後、時間の経過にともなって感光速度が徐々に遅くなつて行くような感光特性をもった感光紙を使用する場合には、第 8図に示すようなパルスを使用する。すなわち、第 1 番目から第 2 5 6番目のパルスまではその間隔を徐々に狭めて行って、中間の第 2 5 7番目から最後の第 5 1 1 番目のパルスまでは逆に徐々にその間隔を広げて行くようにする。

この階調制御用ク口ック C Kのパルス間隔の調整はコントローラ 6 2 0 (パーソナルコンピュータ）で行われる。すなわち、使用する感光紙の特性に合わせてコンビユータのキーより数値入力する。

反対に、使用する感光紙の感光速度が時間とともに速くなるような場合は、図 8 とは反対に、第 1 番目から第 2 5 6番目のパルスまでその間隔を徐々に広げて行って、中間の第 2 5 7番目から最後の第 5 1 1 番目のパルスまでは逆に徐々にその間隔を広げて行くようにする。

いずれの場合も、第 1 番目から第 2 5 6番目までのパルス間隔の変化と、第 2 5 7番目から第 5 1 1 番目までのパルス間隔の変化とは、中央の第 2 5 6番目のパルスに関して左右対称となる。

以上のようにすれば、画像データにおける階調データの値と、その値の階調データによって決まる露光時間

(液晶シャツタ 1 5 0の駆動信号がハイレベルにある間の時間）との関係は、使用する感光紙の時間的に非線形の感光特性に対応した非線形の関係となるので、その結果、入力される階調データの値と感光紙上に実現される階調との関係が線形になる。

以上のように、本発明によれば、使用する感光紙の感光特性の時間的非線形性を、階調制御用クロック C Kのパルス間隔を調整することによって打ち消すことによつて、階調データの値と感光紙上に実現される階調との間に線形関係を実現している。したがって、階調制御用クロック C Kのパルス間隔をどのように調整するかは、使用する感光紙の感光特性の時間的非線形性によって決まる。

最大階調のときは階調データに 1 が与えられる。すると、対応する比較器の出力は、アップカウンタ時のカウンタ出力が 1 になったときに、ハイレベルとなり、それから、ダウンカウン卜時のカウンタ出力が 1 になったときにローレベルとなる（図 7の「比較器出力 | 参照）一方、 1 2階調のときは階調データに 1 2 8が与えられる。すると、対応する比較器の出力は、アップカウンタ時のカウンタ出力が 1 2 8になったときに、ハイとなり、それから、ダウンカウント時のカウンタ出力が 1 2 8 になったときにローレベルとなる（図 7 の「比較器出力 I I参照）。ただし、液晶シャツタ 1 5 0の駆動信号がハイレベルにある間の時間（露光時間）は、上に説明したように、階調制御用クロックのパルス間隔がすべてわたって一定でないため、最大階調のときの露光時間の正確に 1 Z 2 ではなく、それよりも多くなるか少なくなる。

以上のように、階調が最大のときでも、その 1 Z 2のときでも（あるいはそれ以外の任意の値でも）、比較器 C P 1 〜 C P 6 4 0の出力（すなわち、液晶シャツタ 1 5 0 の駆動信号）がハイレベルとなっている間のその中心位置は、画素中心と一致する。

本発明によれば、光プリンタ装置において、画像データにおける階調データの変化に対して、液晶シャツタの露光時間を非線形に対応させることを可能としたので、感光速度が時間と共に遅くなるような感光体を用いた場合でも、この感光特性を補正するように露光時間を変えることができるので、ムラのない鮮明な画像を得ることができる。

また、階調データの変化に対して露光時間を非線形に対応させるために、露光時間の変化量を任意に設定可能な構成としたので、その装置の固有の特性に対応可能であり、鮮明な画像を得ることができる効果を有する。

さらに、階調表示のための露光距離の変化を、画素の中心を基準に行うようにしたので、混色性がよく高品質な画像を得ることが可能である。また、画像のパターン依存して発生する縞模様などを解消するなどの効果を有する。

Claims

請求の範囲

1 . 感光体に対して相対的に移動する光源を有し、色の濃度の薄い最小階調から色の濃度が濃い最大階調まで線形に変化する複数の階調を有する画素よりなる画像データに基づき、前記光源からの光により前記感光体を所定のタイミングで露光し、その露光距離を調節することで面積階調を行い前記感光体上に階調のある画像を形成するように構成された光プリンタ装置において、

前記階調の変化に対する露光距離の変化を非線形に対応させたことを特徴とする光プリンタ装置。

2 . 階調が最小値から最大値へ変化するとき、前記露光距離が長くなるように構成されたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光プリンタ装置。

3 . 階調が最小値から最大値へ変化するとき、前記露光距離が短くなるように構成されたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光プリンタ装置。

4 . 前記露光距離の変化が、最大階調である最大露光距離の中心を基準にほぼ対象となるように制御されていることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光プリンタ装置。

5 . 前記最大露光距離の中心が前記画素の中心にほぼ一致していることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の光プリンタ装置。

6 . 前記光源からの光を液晶シャツタにより制御し、前記感光体上に画像を形成することを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の光プリンタ装置。

7 . 露光用の光が、ほぼ赤色の光、 R とほぼ緑色の光、 G とほぼ青色の光、 B よりなリ、それぞれの光ごとに階調の変化に対する露光距離の変化を非線形に対応させたことを特徴とする請求の範囲第 6 項記載の光プリンタ装置。

8 . 感光体を露光するための光源と、この光源からの光を前記感光体に対して透過または遮断することを選択的に制御可能な光シャツタとを備え、前記感光体に対して前記光源と前記光シャツタとを相対的に移動させ前記感光体上に画像を形成する光プリンタ装置において、

階調のある画像データを記憶する記憶手段と、非線形なクロック信号を発生する非線形クロック発生手段と、非線形クロックをカウントするカウンタ手段と、このカウンタ手段の出力と前記記憶手段の内容とを比較する比較手段とを有し、カウンタ手段の出力が前記記憶手段に記憶された画像データと一致するまで前記光シャツタを開くことで前記感光体に階調のある画像を形成することを特徴とする光プリンタ装置。

9 . 前記階調制御用クロック手段からのクロックの周期が時間と共に変化することを特徴とする請求の範囲第 8項記載の光プリンタ装置。

1 0 . 前記階調制御用クロック発生手段からのクロックの周期が時間と共に非線形に変化することを特徴とする請求の範囲第項記載の 9 に記載の光プリンタ装置。

1 . 前記階調制御用クロック発生手段からのクロック周期が時間と共に大きくなることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の光プリンタ装置。

2 . 前記階調制御用クロック発生手段からのクロック周期が時間と共に小さくなることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の光プリンタ装置。

3 . 前記光源が R、 G、 Bの 3色よりなることを特徴とする請求の範囲第 9項記載の 9 に記載の光プリンタ装置。

4 . 前記階調制御クロック発生手段が、 Rの階調制御用と Gの階調制御用と Bの階調制御用に独立して設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の光プリンタ装置。

5 . 前記階調制御用クロック発生手段はそのパルス間隔を任意に設定可能に構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1 4項記載の光プリンタ装置。

6 . 前記光シャツタが、液晶シャツタで構成され、ライン操作により前記感光体に画像が形成されることを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載の記載の光プリンタ装置。

7 . 感光体を露光するための光源と、

この光源と感光体との間にあって、光源からの光を通過させたり遮断したりする光シャツタと、階調のある画像データ i ( ί ：整数）を記憶する画像データ記憶手段と、

画素の始端位置を検出する画素位置検出手段と、入力信号を受け取ると Ν ( Ν ：整数）個パルスを発生する階調制御用パルス発生手段と、

画素位置検出手段からの信号を受け取ると、階調制御用パルス発生手段が発生するパルスをカウン卜開始するカウンタと、

画像データ記憶手段に記憶された階調データ i とカウンタのカウン卜出力とを受け取って、カウンタが i 個のパルスをカウン卜したことを検出すると光シャッタに開信号を与え、また、 N — ί 個（ N ；最大の階調データに対応した整数）のクロックをカウントしたことを検出すると光シャツタに閉信号を与える、光シャッタ開閉制御手段とを

含む、光プリンタ装置。

8 . 上記カウンタは、第 1 番目から第 Ν Ζ 2番目のバルスまではアップカウントし、それ以後は第 Ν番目のパルスまではダウンカウントする、請求の範囲第 1 7 項記載の記載の光プリンタ装置。

9 . 上記クロック発生手段は、第 1 番目から第 Ν Ζ 2 番目までのパルスは間隔を徐々に小さくしつつ発生し、また、それから第 Ν番目までのパルスは間隔を徐々に大きくしつつ発生する、請求の範囲第 1 7 項記載の記載の光プリンタ装置。

0. 上記クロック発生手段は、第 1 番目から第 N Z 2 番目までのパルスは間隔を徐々に大きくしつつ発生し、また、それから第 N番目までのパルスは間隔を徐々に小さくしつつ発生する、請求の範囲第 1 7 項記載の記載の光プリンタ装置。