JPH0328713B2

JPH0328713B2 -

Info

Publication number: JPH0328713B2
Application number: JP57151639A
Authority: JP
Inventors: Ei Supureigu Robaato
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1991-04-19
Also published as: JPS5931164A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電気光学ラインプリンタに関し、特に
同プリンタにより印刷される隣接画素間に生ずる
イルミネーシヨン・ナル（illumina−tion nulls）
を減少させる装置に関するものである。

従来、個々にアドレス可能な複数の電極を有す
る電気光学素子が電気光学ラインプリンタ用のマ
ルチゲートライトバルブとして用いられている。
たとえば、かかる技術を開示するものとして、本
発明者等による米国特許明細書第4281904号
（1981年８月４日発行、発明の名称“個々にアド
レス可能な電極を有した電気光学変調器”）があ
る。さらに1979年７月19日発行のエレクトロニツ
クデザイン誌（Electronic Design）の第31〜32
頁に記載された“データレコーダに改善されたハ
ードコピー解像度を与えるライトゲート”、同年
７月26日発行のマシンデザイン誌（Machine
Design）第51巻No.17の第62頁に記載された“ア
ナログ波形をブロツトする偏光フイルタ”、及び
1980年２月４日発行のデザインニユーズ誌
（Design News）の第56〜57頁に記載された“線
形問題を消去するデータレコーダ”にも同様にか
かる技術が示されている。

また、従来、上記形式のマルチゲートライトバ
ルブの開発及び、同ライトバルブの電気光学ライ
ンプリンテイングへの応用においても着実な進歩
がなされてきている。例えば、本発明者による米
国特許出願番号第187911号（出願日；1980年９月
17日、「電気光学ラインプリンタ」）には、一連の
入力データの流れにより表示される画像は通常の
光源により照射されるマルチゲートライトバルブ
を使用して標準的な感光性記録媒体にプリントさ
れるということが示されている。同明細書には光
源に要する出力電力を最小限となる入力データの
サンプル及びホールド技術を記載している。

さらに、同様に1980年９月17日に出願された
W.D.Turnerの発明による米国特許出願番号第
187936号の“近接カツプリングされた電気光学装
置”には、マルチゲートライトバルブの電極と電
気光学素子は物理的に区別できる構成要素とする
ことができ、この両者を押圧し、または強靭に一
体化することによつて“近接カツプリング”を得
ることができる旨が開示されている。また本出願
人が同日に出願した米国特許出願番号188171号
（出願日；1980年９月17日、発明の名称；“近接カ
ツプリング電気光学装置の集積エレクトロニク
ス”）には、例えばVLSIシリコン電極作動回路の
金属化層を適当にパターン化することにより電極
を形成すれば、上記の近接カツプリングマルチゲ
ートライトバルブの電極への電気的接続は比較的
簡単に行なえることを開示し、またW.D.Turner
等出願の米国特許出願番号187916号（出願日；
1980年９月17日、発明の名称“周辺電界応答形電
気光学ラインプリンタへの差動エンコーデイン
グ”）は電気光学ラインプリンタが所望の解像度
を得るため、マルチゲートライトバルブが必要と
する電極数は、入力データが差動的に符号化でき
れば、半減できる旨を開示している。

さらに本発明者等による米国特許出願番号
248939号（出願日；1981年３月30日、発明の名
称；“マルチゲートライトバルブの多層差込み電
極”）によれば、さし込み電極を２層以上用いる
ことによりマルチゲートライトバルブは電気光学
的効率を向上させるとともに解像度も良好になす
ことができ、米国特許出願番号249057号（出願
日；1981年３月30日、発明の名称；“非テレセン
トリツク画像系を有する電気光学ラインプリンタ
のマルチゲートライトバルブ”）は電気光学ライ
ンプリンタ及びそれに類するものにライトバルブ
を応用するのに必要な結像光学系を簡略となすこ
とのできる電極の収斂配置に関して開示されてい
る。そして先に出願した本発明者による「マルチ
ゲートライトバルブのための非一様性補償」に
は、マルチゲートライトバルブの光学的出力にお
けるデータから独立した変量を減じる技術が開示
されている。

以上のような進歩にもかかわらず、従来の電気
光学ラインプリンタはその特質により印刷画像ラ
インの隣接する画素間に好ましくないイルミネー
シヨン・ナルを生ずる。このイルミネーシヨン・
ナルは印刷画像に不連続を生じ、画質を著しく悪
くする。またプリンタの像形成システムの焦点を
ずらしたりぼやけさせたりしてイルミネーシヨ
ン・ナルを除去するという直截的な方法は電気光
学ラインプリンタはコヒーレント像形成によるも
のであることから一般に採用することができな
い。

本発明によれば、電気光学ラインプリンタの画
像光学系に照射される画素の光を当該画素の隣接
域に結合（couple）する手段を有し、これによつ
て記録媒体の交行運動（cross line motion）及
びまたはプリントプロセスの限られた解像力では
イルミネーシヨン・ナルを除去できないまでも減
らすことができる。このことを達成するため、傾
斜した位相ステツプを画像光学系のフーリエ変換
平面内またはその近くに設け、これにより各照射
画素を記録媒体の交行運動に対して傾斜した二重
スポツト回折パターンに変換する手段がある。ま
た他の手段として画像平面の直前に光散乱素子を
設けて照射される画素からの光を散乱させ、かつ
この散乱光により創成される干渉パターンに高空
間周波数を与えることによつて、このパターンを
プリントプロセスに解像しないようにする手段が
ある。

以下、添付図に示す実施例に基づき本発明を説
明する。なお本発明はかかる実施例になんら限定
されるものではなく、特許請求の範囲に記載した
発明の範囲内に含まれる全ての変容例、均等技術
を包含するものである。

第１図と第２図に電気光学ラインプリンタ１１
が概略的に示されており、同電気光学ラインプリ
ンタ１１は感光性を有する記録媒体１３上に画像
プリントするため周辺電界応答形のマルチゲート
ライトバルブ１２を備えている。図示のように記
録媒体１３は光導電性的に被膜されたドラム１４
で、図中の矢印１５方向に回転する。尚、このド
ラム１４の回転手段は図示していない。

しかし、記録媒体としては他のゼログラフイツ
クや非ゼログラフイツク用の記録媒体を用いるこ
とができ、例えば感光フイルムや感光紙さらに光
導電性的にコーテイングされたベルトやプレート
も使用可能である。そして一般的には、記録媒体
１３はライトバルブ１２に対して交行方向
（cross line direction）または行ピツチ方向
（line pitch direction）に進む間に露光される感
光性媒体とみなすことができる。

第３図と第４図にライトバルブ１２が示されて
おり、同ライトバルブ１２は光学的に透明な電気
光学素子１７と個々にアドレス可能な複数個の電
極１８Ａ〜１８Ｉとから構成される。このような
ライトバルブに最も有望とされる電気光学材料と
しては現在のところ、LiNbO₃及びLiTaO₃があ
るが、その他BSN，KDP，KD^xＰ，
Ba₂NaNb₅O₁₅、及びPLZTの使用も考えられる。
本実施例では、ライトバルブ１２はTIR（全内反
射）モードで動作する。従つて、電気光学素子１
７は好ましくは例えばLiNbO₃のＹカツト結晶で
あり、このＹカツト結晶は相互に対向する光学研
摩された入力面２２と出力面２３、及び両面間に
伸延して同様に光学研摩された反射面２１を有す
る。また各電極１８Ａ〜１８Ｉの幅は一般に１〜
30ミクロンであり、電極間隔は１〜30ミクロンで
ある。

第１図から第４図を参照してライトバルブ１２
の作用を簡単に述べると、例えばレーザ（図示せ
ず。）等の適当な光源からシート状の平行光ビー
ム２４が電気光学素子１７の反射面２１をかすめ
て通るような入射角（即ち、同反射面２１から全
内反射する臨界入射角より大とならない入射角）
で入力面２２から透過される。入力光ビーム２４
は（図示しない手段によつて）横方向に拡散して
おり、これにより電気光学素子１７の全幅を略一
様に照射でき、同電気光学素子１７を通過してそ
の略中央部の反射面２１上に楔形状に（図示しな
い手段によつて）合焦される。次に、入力光ビー
ム２４は反射面２１から全内反射されて出力光ビ
ーム２５となつて出力面２３を経て電気光学素子
１７外へ出て行く。

出力光ビーム２５の位相面又は偏光は各電極１
８Ａ〜１８Ｉに与えられたデータに従つて空間変
調される。詳述すると、上記データにより隣接す
る各々一対の電極間、例えば電極１８Ｂと１８Ｃ
間に、電圧降下が生ずると、対応する電極間の周
辺電界が電気光学素子１７に影響を与え、これに
より電気学素子１７の屈折率を局所的に変化させ
ることができる。以上のような周辺電界を電気光
学素子１７に効率的に結合するために、各電極１
８Ａ〜１８Ｉは反射面２１の上面上若しくは上面
に近接した位置に設けられる。図示の実施例の場
合、各電極１８Ａ〜１８Ｉは好ましくは適当な基
材、例えばVLSIシリコン回路２８上に設置され、
このVLSIシリコン回路２８は図中の矢印２９，
３０で示す方向に電気光学素子１７に圧着若しく
は固持され、これによつて各電極１８Ａ〜１８Ｉ
を反射面２１に接触させるか、または少なくとも
その近接位置に保持することができる。このよう
に構成することで、VLSI回路２８は電極１８Ａ
〜１８Ｉに対する必要な電気的接合をなすことが
できるという利点がある。また上記に代えて、電
極１８Ａ〜１８Ｉを電気光学素子１７の反射面２
１上に配置することも可能である。

説明の都合上、出力光ビーム２５の位相面は電
極１８Ａ〜１８Ｉに与えられたデータに従い空間
変調されるものとする。従つてシユリーレン中央
暗領域若しくは明領域像形成光学系は出力光ビー
ム２５の位相面変調をそれに相当した変調強度プ
ロフイルに変換するため、かつ所要寸法の画像を
得るのに要する倍率を与えるために用いることが
できる。

さらに詳しく述べると、図示のように、中央暗
域像形成光学系３１は視野レンズ３４、セントラ
ルストツプ３５及び像形成レンズ３６よりなる。
視野レンズ３４は電気光学素子１７の出力面２３
とセントラルストツプ３５間に光学的に一直線上
に配置され出力光ビーム２５の０次回折成分を全
てセントラルストツプ３５上に合焦させる。しか
し、出力光ビーム２５の高次の回折成分はセント
ラルストツプ３５周りに散乱するが、この散乱光
は像形成レンズ３６により集光されて記録媒体１
３上に合焦させられ、その結果ライトバルブ１２
の強度変調画像が得られる。

もちろん、入力光ビーム２４が（図示しない手
段によつて）偏光されると、出力光ビーム２５は
電極１８Ａ〜１８Ｉに与えられたデータに従いラ
イトバルブ１２により空間変調される。この場
合、偏光アナライザ（図示せず。）を用いること
ができ、出力光ビーム２５の空間偏光変調をその
相当する変調強度プロフイルに変換する。

なお、上記出力光ビーム２５の位相面変調また
は偏光変調を上位願念的にとらえて「Ｐ−変調」
とし、また読出し光学系３１は「Ｐ−感光画像光
学系」とする。

第４図と第５図において、各電極１８Ａ〜１８
Ｉは個々にアドレス可能である。従つて、画像を
プリントするには、画像の連続する行のための差
動的に符号化されたデータサンプルが電極１８Ａ
〜１８Ｉに与えられる。明確には、各データサン
プルは、画像の各行に対する初期サンプルは別に
して、先に差動的に符号化されたサンプルに対し
てある特定の入力データサンプルの大きさに相当
する量だけ異なる大きさを有する。各行に最初に
差動的に符号化されるサンプルは所定の電位、例
えば大地電位とされる。従つて画像の任意の行に
対する差動的に符号化されたデータサンプルが電
極１８Ａ〜１８Ｉに与えられると、上記行の画素
は電極間の電圧降下により忠実に表示される。

差動的に符号化されたデータサンプルを与える
ため、画像の連続する行の近接する画素を表示す
る一連の入力データサンプルが所定のデータ速度
で差動エンコーダ（differential encoder）４１
に供給される。エンコーダ４１はこれらの入力サ
ンプルを行ごとに差動的に符号化し、マルチプレ
クサ４２がデータ速度に適したリツプル速度で電
極１８Ａ〜１８Ｉに符号化されたデータサンプル
を与える。コントローラ４３はこのエンコーダ４
１とマルチプレクサ４２を同期させるものであ
る。無論、入力データを（図示しない手段によつ
て）緩衝し、同入力データを所要のリツプルに適
合させることもできる。

また上記に代えて、接地平面電極のセツト（図
示しないが、原入力データサンプルと同じ電位レ
ベルの電極として定義される。）に個々にアドレ
ス可能な電極をさし込こともでき、これによつて
差動符号化の必要をなくすことができる。しか
し、一般的には、与えられた解像度を得るために
必要とされる電極数を減らすことのできる有益性
を考慮すれば、差動符号付けに必要な付加回路が
必要となる。

以上から明からなように、各々隣接する一対の
電極（例えば第４図における電極１８Ｂと１８
Ｃ）は電気光学素子１７及び読出し光学系３１と
共働して、画素を画像の各行（line）に沿つた独
自の空間的に予め決められた位置につくるための
局所変調器として有効に働く。しかしながら光学
系のコヒーレント性により、上述のプリンタ１１
構成では従来のラインプリンタと同様に各行の隣
接する画素４６Ａ〜４６Ｈ間にイルミネーシヨ
ン・ナルまたは“盲点部”（blind spot）４５Ａ
〜４５Ｇ（第６図）を生ずるという難がある。そ
して図示するようにこれらイルミネーシヨン・ナ
ルは画像の長手方向に一列に並んで識別できる程
のストライプとなり、印刷画像の画質を低下させ
る。

本発明に係る電気光学ラインプリンタは、画像
光学系にライトバルブ１２の各々の変調器からの
光を、画素４６Ａ〜４６Ｈの空間的に予め決めら
れた位置を囲む記録媒体１３上の区域内に結合さ
せる手段を有している。本発明の２つの実施例を
以下に示すが、同じ構成部分には同じ番号を付
す。

前述の第１図と第２図、さらに第７図に本発明
のプリンタ１１に応用したものを示す。図示のよ
うに像形成光学系３１は一般的に円形の光学位相
板６１であり、同位相板６１は半円形の２つの位
相遅れ部分６２，６３を有している。また２つの
位相遅れ部分６２，６３の接続部分は約180度の
位相ステツプ（phase step）６４を創成する。位
相板６１は像形成光学系３１のフーリエ変換平面
内（即ち、視野レンズ３４の焦点平面内）に位置
して、ストツプ３５を支持している。この配置に
より像形成レンズ３６はライトバルブ１２からの
回折光を記録媒体１３（即ちライトバルブ１２の
画像平面）に合焦させる。位相板６１はフーリエ
変換平面において空間位相分布を創成し、この位
相分布により照射される画素４６Ａ〜４６Ｈは略
等しく照射される光のスポツト６６AA，６６
AB〜６６HA，６６HBのペアとして画像平面
（即ち、記録媒体１３上）に現われるようになる
（第８図）。回折スポツト６６AA，６６AB〜６
６HA，６６HBの直径及び間隔は像形成レンズ
３６の入力レンズ口径と逆の関係を有するが、各
スポツト６６AA，６６AB〜６６HA，６６HB
の中心は位相ステツプ６４に対して直交するよう
に一列に並ぶ。このように位相ステツプ６４を各
行がプリントされる方向に沿う軸（以下「プリン
ト軸」とする。）に対して好ましくは約45度傾斜
させることにより、回折パターン６６AA，６６
AB〜６６HA，６６HBはプリント軸に対して実
質的に同じ角度傾斜することになる。上記状態に
よつて、回折スポツト６６AA，６６AB〜６６
HA，６６HBは記録媒体１３上で相互に入り込
むようになり、イルミネーシヨン・ナルを最小と
する。特に記録媒体１３の交行運動（cross line
motion）により生ずる露光集中によつて、スポ
ツト６６AB〜６６HBがスポツト６６AA〜６６
HA間の各間隙を実質的に埋めるようにすること
ができる。

ここで、位相板６１の位相ステツプ６４が180
度であること、及び位相ステツプ６４のプリント
軸に対する傾斜が45度であるというこの二つの数
値は最適値である。これらの二つのパラメータの
うちいずれか一方または両者は、回折スポツト６
６AA，６６AB〜６６HA，６６HBの強度及び
位置の対称性が光学干渉または他の好ましくない
露光障害に至らない程度までは可変としてもよ
い。

さらに、本発明を幾分広く解釈すれば、プリン
ト軸に対して傾斜した軸に沿つてライトバルブ１
２の画像をぼかす傾向のある位相板は、記録媒体
１３の交行運動（cross line motion）により創
成されるモーシヨンブラー（motion blur）に基
くイルミネーシヨン・ナルを減少させるというこ
とが判る。例えば、ライトバルブ１２が個々にア
ドレス可能な電極１８Ａ〜１８Ｉに加えて接地平
面電極を有する場合には、位相板６１に傾斜した
シリンダレンズを用いることができる。しかしこ
の場合、ライトバルブ１２が符号化されたデータ
により操作される時は、シリンダレンズは正負両
電場の画素に同じぼかしを与えないので特に有効
とは言えない。とにかく、ライトバルブ１２の画
像がぼかされてイルミネーシヨン・ナルを減す場
合、不要な目につく光学干渉図形が生じないよう
に注意しなければならない。この理由のために、
ライトバルブ１２の画像はプリント軸に対して約
45゜傾斜した軸に沿つてぼかすようにしたのであ
る。

また、必要であれば位相板６１は画素間のイル
ミネーシヨン・ナルを減らすためだけでなく、画
素のエネルギプロフイルを整えるためにも用いる
ことができる。これはプリントに用いることがで
きる光の一部を犠性にして位相板６１に予め設定
された非一様（不均一）な位相または吸収プロフ
イルを与えることによつて得られる。

第９図に照射された画素４６Ａ〜４６Ｈ（第６
図）からの光を記録媒体１３上の周辺域に結合す
る（couple）別の手段が示されており、本図のも
のは例えばすりガラスよりなる光散乱素子７１を
用いるものである。

この光散乱素子７は像形成レンズ３６と光学的
に一直線上に並べられ、かつ記録媒体１３の直前
に位置する。光散乱素子７１はライトバルブ１２
の画像に実質的な影響を与えるイルミネーシヨ
ン・ナルをぼかすことができるような光散乱プロ
フイルを有している。散乱光はその性質上いくぶ
んオーバラツプするが、散乱光のランダムな位相
関係により、二次光学干渉図形が高い空間周波数
を持つようになり、プリント過程によつて解像さ
れない。プリンタ１１Ａの読出し光学系３１Ａに
は位相板は含まれていないが、その他の構成は前
述した実施例の読出し光学系３１と同じである。
また、上記の相違点を除いてプリンタ１１Ａはプ
リンタ１１と同一である。

以上に述べたように本発明に係る装置は電気光
学ラインプリンタの画質を低下させる画素間のイ
ルミネーシヨン・ナルを減少させることができ
る。また上記実施例に基いてイルミネーシヨン・
ナルを減少させる位相板は、照射された画素のエ
ネルギプロフイルを整形することにも用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる傾斜した位相ステツプ
を有する像形成光学系を備えた電気光学ラインプ
リンタの概略を示す側面図、第２図は第１図のラ
インプリンタの一部拡大底面平面図、第３図は
TIRマルチゲートライトバルブの拡大側面図、第
４図は個々にアドレス可能な電極を示す第３図の
ライトバルブの切欠拡大底面図、第５図は第４図
のライトバルブの電極に、差動符号化された入力
データサンプルを与えるシステムのブロツク図、
第６図は従来の電気光学ラインプリンタによつて
生成される行画像の概略を示す図、第７図は第１
図のラインプリンタの像形成光学系の為の位相板
の拡大正面図、第８図は第１図のラインプリンタ
によつて生成される行画像の概略を示す図、第９
図は本発明の他の実施例の概略を示す側面図であ
る。１１：電気光学ラインプリンタ、１２：ライト
バルブ、１３：記録媒体、１４：ドラム、１７：
電気光学素子、１８Ａ〜１８Ｉ：電極、２１：反
射面、２２：入力面、２３：出力面、２８：
VLSIシリコン回路、３１：読出光学系、３４：
視野レンズ、３５：セントラルストツプ、３６：
像形成レンズ、４１：差動エンコーダ、４２：マ
ルチプレクサ、４３：コントローラ、４５Ａ〜４
５Ｇ：イルミネーシヨン・ナル、４６Ａ〜４６
Ｈ：画素、６１：位相板、６２，６３：位相遅れ
部分、６４：位相ステツプ、６６AA，６６AB
〜６６HA，６６HB：回折スポツト、７１：光
散乱素子。

Claims

【特許請求の範囲】１記録媒体と、プリント軸に沿いかつ空間的に
予め決められた位置に画素をプリントするマルチ
ゲートライトバルブと、該マルチゲートライトバ
ルブにコヒーレント光を照射する手段と、上記マ
ルチゲートライトバルブと上記記録媒体間に光学
的に一直線上に並べられて上記マルチゲートライ
トバルブからの出射光を上記記録媒体上に結像す
る手段と、上記ライトバルブの配列方向に対して
交線方向に上記記録媒体を進行させる手段とを有
する電気光学ラインプリンタにおいて、上記結像
手段は、該結像手段のフーリエ変換平面内に設け
られた位相板を有しており、該位相板はその空間
位相分布がステツプ状に位相が略180度変化する
ように構成されるとともに、ステツプ状に変化す
る部分を示す位相板内の直線が上記マルチゲート
ライトバルブが配列された配列方向に対して傾斜
しており、これにより、照射された画素からの光
を上記プリント軸に対して傾斜した二重スポツツ
ト回折パターンに変換して画素間のイルミネーシ
ヨン・ナルを減らすことを特徴とする電気光学ラ
インプリンタ。２上記ステツプ状に変化する部分を示す位相板
内の直線が、上記マルチゲートライトバルブが配
列された配列方向に対して略45度傾斜しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気
光学ラインプリンタ。