JP2005091539A - 画像記録方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光線幅や網点率の変動を生じることなく、空間光変調素子アレイにより変調された露光光を用いて高速に画像を記録することができる画像記録方法および装置を提供する。
【解決手段】空間光変調素子アレイのオン時間に応じて、照明光源から射出される光を１画素時間毎にパルス駆動する。この照明光源から射出される光を、空間光変調素子アレイにより画像データに応じて変調し、この画像データに応じて変調された光を用いて、記録材料上に画像データに応じた画像を記録する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空間光変調素子アレイにより変調された露光光を用いて、記録媒体上に画像データに応じた画像を記録する画像記録方法および装置に関するものである。

例えば、下記特許文献１に示すように、レーザダイオード等の照明光源から射出された光を、直線ライトバルブ等の空間光変調素子アレイ（以下、ＳＬＭ（Spacial Light Modulator ）という）により変調し、この変調された露光光を用いて、記録媒体上に画像を記録する装置が知られている。

一般に、このような画像記録装置では、ＳＬＭとして、強誘電性液晶やＧＬＶ（グレーティングライトバルブ）等が用いられている。これらはいずれも、例えばＴＮ（ツイストネマティック）液晶と比べてはるかに高速な光変調速度を持っているが、コンピュータで作成したデジタル画像データを用いて、記録材料上に画像を直接記録するＣＴＰ（コンピュータツープレート）をより高速化する際には、ＳＬＭの応答速度が問題となる。

すなわち、ＳＬＭの応答速度が、１画素の露光時間に対して十分速くないため、光利用効率が低下する、または記録材料の感度レベルの変動などにより、露光線幅や網点率（画像濃度）が変動するという問題がある。

以下、この問題について、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。図４は、従来の画像記録装置の動作を表す一例のタイミングチャートである。同図（ａ）は、ＳＬＭの応答速度が、１画素時間（画素の露光時間）に対して十分に速い場合、同図（ｂ）は、十分に速くない場合の、ＳＬＭにより変調された露光光の出力波形である。ここで、図中縦軸は、ＳＬＭにより変調された露光光の光量、横軸は時間の流れを表す。

ＳＬＭの応答速度が、１画素時間に対して十分に速い場合、図４（ａ）に示すように、ＳＬＭにより変調された露光光の出力波形は方形波になる。すなわち、ＳＬＭがオンして露光光が所定の高光量に到達するまでの立ち上がり時間、および光量が所定の低光量に戻りＳＬＭがオフするまでの立ち下がり時間はほとんど存在しない。この場合、記録材料の感度レベルが変動したとしても、露光線幅や網点率は変動しない。

図４（ａ）に示すように、ＳＬＭの応答速度が、１画素時間に対して十分に速い場合、ＳＬＭがオンしている１画素時間の間、ＳＬＭにより変調された露光光の光量はほぼ一定の高光量となっている。したがって、記録材料の感度レベルが高い場合も、低い場合も、１画素当りの露光時間がほぼ等しいので、露光線幅や画像濃度もほぼ等しくなる。

これに対し、ＳＬＭの応答速度が、１画素時間に対して十分に速くない場合、図４（ｂ）に示すように、ＳＬＭにより変調された露光光の出力波形は台形波になる。すなわち、露光光が所定の高光量に到達するまでに所定の立ち上がり時間が必要となり、同様に光量が所定の低光量に戻るまでに所定の立ち下がり時間が必要となる。この場合、記録材料の感度レベルが変動すると、露光線幅や網点率が変動する。

図４（ｂ）に示すように、ＳＬＭの応答速度が、１画素時間に対して十分に速くない場合、ＳＬＭがオンしている１画素時間の間に、ＳＬＭにより変調された露光光の光量が変化する。したがって、記録材料の感度レベルが高いと１画素当りの露光時間が長くなるので、露光線幅が太くなったり、画像濃度が高くなる。これに対し、記録材料の感度レベルが低いと１画素当りの露光時間が短くなるので、露光線幅が細くなったり、画像濃度が低くなる。

特許文献１では、高速記録について何ら考慮されていないため、ＳＬＭの応答速度に関しては当然のことながら問題にしていない。これらの露光線幅や網点率の変動は、書き込みのビーム形状にも依存するが、上記の通り、ＳＬＭの応答速度不足も大きな要因となる。したがって、ＳＬＭを用いて露光光を変調し、この変調された露光光を用いて高速に画像記録を行う場合には、ＳＬＭの応答速度不足による露光線幅や網点率の変動が大きな問題となる。

特許第２９９５５４０号公報

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、露光線幅や網点率の変動を生じることなく、ＳＬＭにより変調された露光光を用いて高速に画像を記録することができる画像記録方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、照明光源から射出される光を、空間光変調素子アレイにより画像データに応じて変調し、この画像データに応じて変調された光を用いて、記録材料上に前記画像データに応じた画像を記録する方法であって、
前記空間光変調素子アレイのオン時間に応じて、前記照明光源から射出される光を１画素時間毎にパルス駆動することを特徴とする画像記録方法を提供するものである。

ここで、前記照明光源から射出される光のオン時間を、前記空間光変調素子アレイのオン時間に一致させるのが好ましい。また、前記照明光源として、ブロードエリアアレイレーザダイオードを用い、前記空間光変調素子アレイとして、強誘電性液晶シャッターアレイを用いるのが好ましい。また、前記記録材料として、低照度不軌特性が強いヒートモード感材を用いるのが好ましい。

また、本発明は、画像データに応じて変調された露光光を発生する露光ヘッドと、記録材料の支持台とを備え、前記露光ヘッドから射出される露光光により前記記録材料を露光し、前記画像データに応じた画像を前記記録媒体上に記録する画像記録装置であって、
前記露光ヘッドは、照明光源と、この照明光源から射出される光を、画像データに応じて変調する空間光変調素子アレイと、この空間光変調素子アレイにより変調された光を、前記露光光として、前記支持台に装着された記録材料上に結像させる光学系レンズとを備え、
前記空間光変調素子アレイのオン時間に応じて、前記照明光源から射出される光が１画素時間毎にパルス駆動されることを特徴とする画像記録装置を提供する。

本発明は、空間光変調素子アレイのオン時間に応じて、照明光源から射出される光を１画素時間毎にパルス駆動し、この照明光源から射出される光を、空間光変調素子アレイにより画像データに応じて変調し、この画像データに応じて変調された光を用いて、記録材料上に画像データに応じた画像を記録するようにしたものである。
これにより、本発明によれば、空間光変調素子アレイの応答時間が、１画素時間に対して十分速くない場合であっても、記録材料の感度レベルに関係なく、ムラのない高速な画像露光を実現することができ、露光線幅や網点率にばらつきのない良好な記録画像を得ることができる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の画像記録方法および装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の画像記録装置の一実施形態の構成概念図である。ここで、同図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本実施形態の画像記録装置１０の平面図および側面図を示す。画像記録装置１０は、照明光源から射出された光を、空間光変調素子アレイにより画像データに応じて変調し、この変調された露光光を用いて、画像データに応じた画像を記録媒体上に記録するものであり、露光ヘッド１２と、ドラム１４とを備えている。

露光ヘッド１２は、画像データに応じて変調された露光光を発生するものであり、照明光源であるブロードエリアアレイレーザダイオード（以下、ＢＡＬＤという）１６と、シリンドリカルレンズ１８と、コリメートレンズ２０と、λ／２板２２と、空間光変調素子アレイである強誘電性液晶シャッターアレイ２４と、λ／２板２６と、検光子２８と、変倍結像光学系の２枚のレンズ３０，３２とを備えている。

ＢＡＬＤ１６から射出されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ１８により、図１（ｂ）中上下方向に収束され、続くコリメートレンズ２０により、図１（ａ）中上下方向に平行光とされ、かつ図１（ｂ）中上下方向に収束されてλ／２板２２に入射される。

続いて、レーザ光は、λ／２板２２により、その進行方向に対して垂直な方向に光の偏光状態が４５゜回転され、続く強誘電性液晶シャッターアレイ２４により画像データに応じて変調される。この時、強誘電性液晶シャッターアレイ２４を透過したレーザ光は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４により光の偏光状態が９０゜回転され、さらに、λ／２板２６により光の偏光状態が４５゜回転されて検光子２８に入射される。

検光子２８は、光の偏光状態が所定の角度に回転されたレーザ光のみを通過させ、これ以外のレーザ光を遮断する。検光子２８を通過したレーザ光は、変倍結像光学系の２枚のレンズ３０，３２により、ドラム１４上に装着された記録媒体上に所定の倍率で結像される。

露光ヘッド１２は、記録媒体上への画像の記録時には、画像データに応じて変調された露光光を射出しながら、副走査方向（ドラム１４の軸方向）へ所定の一定速度で移動される。

ドラム１４は、記録媒体の支持台である。記録媒体上への画像の記録時には、記録媒体がドラム１４の外周面上に装着され、ドラム１４が所定の方向（主走査方向の反対方向）へ所定の一定速度で回転される。

画像記録装置１０では、図示していないドラム１４の回転手段により、ドラム１４を主走査方向の反対方向へ所定の一定速度で回転させながら、同じく図示していない露光ヘッド１２の移動手段により、露光ヘッド１２を副走査方向に所定の一定速度で移動させることによって、ドラム１４の外周面上に装着された記録媒体が、露光ヘッド１２から射出される露光光により２次元的に走査露光されて画像データに応じた画像が記録される。

次に、図２および図３のタイミングチャートを参照しながら、画像記録装置１０における記録方法について説明する。

図２（ａ）は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４が１画素時間だけオン（透過状態）する場合の動作を表す波形、図３（ａ）は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４が２画素時間連続してオンする場合の動作を表す波形である。また、図２（ｂ）および図３（ｂ）は、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光の出力波形、図２（ｃ）および図３（ｃ）は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４により変調された露光光の出力波形である。

図２（ａ）および図３（ａ）のタイミングチャートの縦軸は強誘電性液晶シャッターアレイ２４の光透過率、図２（ｂ）および図３（ｂ）のタイミングチャートの縦軸はＢＡＬＤ１６の出力光量、図２（ｃ）および図３（ｃ）のタイミングチャートの縦軸は強誘電性液晶シャッターアレイ２４により変調された露光光の露光光量を表す。また、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のタイミングチャートの横軸は全て時間の流れを表す。

図２（ａ）および図３（ａ）のタイミングチャートにおいて、ｔｏｎ１は、透過率を高くする信号（オン信号）が強誘電性液晶シャッターアレイ２４に与えられる時間、ｔｏｎ２は、実際に強誘電性液晶シャッターアレイ２４の透過率が十分高くなる時間、ｔｏｆｆ１は、透過率を低くする信号（オフ信号）が強誘電性液晶シャッターアレイ２４に与えられる時間、ｔｏｆｆ２は、実際に強誘電性液晶シャッターアレイ２４の透過率が十分低くなる時間である。

１画素時間は、例えば図２（ａ）のタイミングチャートの場合を例に挙げて説明すれば、その時間ｔｏｎ１から時間ｔｏｆｆ１までの時間に相当する時間である。また、強誘電性液晶シャッターアレイ２４におけるオン時間（透過時間）は、その動作波形が定常状態となる時間ｔｏｎ２から時間ｔｏｆｆ１までの時間（ｔｏｆｆ１−ｔｏｎ２）とする。

強誘電性液晶シャッターアレイ２４は、図２（ａ）および図３（ａ）のタイミングチャートに示すように、時間ｔｏｎ１のタイミングでオン信号が与えられてから、実際に透過率が十分高くなる時間ｔｏｎ２までの立ち上がり時間（ｔｏｎ２−ｔｏｎ１）が必要であり、時間ｔｏｆｆ１のタイミングでオフ信号が与えられてから、実際に透過率が十分低くなる時間ｔｏｆｆ２までの立ち下がり時間（ｔｏｆｆ２−ｔｏｆｆ１）が必要である。

ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光は、図２（ｂ）および図３（ｂ）のタイミングチャートに示すように、１画素時間を１周期としてオン（高光量）／オフ（低光量）を繰り返すようにパルス駆動される。従って、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４のオンオフの状態に関係なく、その各周期において、同一周期内の時間ｔｏｎ２から時間ｔｏｆｆ１までの期間に相当する期間、オン（点灯）状態とされる。

図２（ｂ）および図３（ｂ）のタイミングチャートに示すように、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光のオン時間（点灯時間）は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４のオン時間に一致されている。なお、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光のオン時間は、強誘電性液晶シャッターアレイ２４のオン時間と等しい場合に限定されず、強誘電性液晶シャッターアレイ２４のオン時間よりも短い時間であればよい。

したがって、図２（ｃ）および図３（ｃ）のタイミングチャートに示すように、強誘電性液晶シャッターアレイ２４がオンして、実際に強誘電性液晶シャッターアレイ２４の透過率が十分高くなる時間ｔｏｎ２から、オフ信号が強誘電性液晶シャッターアレイ２４に与えられる時間ｔｏｆｆ１までの期間のうち、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光がオンの期間だけに、強誘電性液晶シャッターアレイ２４により変調された露光光がオン状態となる。

このように、画像記録装置１０では、強誘電性液晶シャッターアレイ２４のオン時間に一致するように、照明光源であるＢＡＬＤ１６をパルス駆動することにより、強誘電性液晶シャッターアレイ２４の応答時間が、１画素の露光時間（１画素時間）に対して十分速くない場合であっても、記録材料の感度レベルに関係なく、ムラのない高速な画像露光を実現することができ、露光線幅や網点率にばらつきのない良好な記録画像を得ることができる。

なお、強誘電性液晶シャッターアレイ２４は、オン信号が与えられてから実際に透過率が十分高くなるまでの立ち上がり時間（ｔｏｎ２−ｔｏｎ１）と、オフ信号が与えられてから実際に透過率が十分低くなるまでの立ち下がり時間（ｔｏｆｆ２−ｔｏｆｆ１）と、が異なるものであっても何ら問題はない。

立ち上がり時間（ｔｏｎ２−ｔｏｎ１）が長くなるに従って、オン時間（ｔｏｆｆ１−ｔｏｎ２）は短くなる。また、立ち下がり時間（ｔｏｆｆ２−ｔｏｆｆ１）が長くなり、時間ｔｏｆｆ２が、次の画素における時間ｔｏｎ２のタイミングを超えると、強誘電性液晶シャッターアレイ２４により変調された露光光の出力波形にノイズが発生する。このため、時間ｔｏｆｆ２は、次の画素における時間ｔｏｎ２よりも前のタイミングとする必要がある。

従って、強誘電性液晶シャッターアレイ２４の立ち上がり時間（ｔｏｎ２−ｔｏｎ１）、立ち下がり時間（ｔｏｆｆ２−ｔｏｆｆ１）、オン時間（ｔｏｆｆ１−ｔｏｎ２）を考慮して、１画素時間の長さすなわちＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光の周波数やデューティを決定する必要がある。言い換えると、正しく動作させるために必要な１画素時間を超えて、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光の周波数やデューティを設定することはできない。

また、図２（ｃ）および図３（ｃ）のタイミングチャートに示すように、強誘電性液晶シャッターアレイ２４により変調された露光光の出力波形は、１画素当りの露光時間が短くなる。このため、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光の光量を、画像露光に必要なエネルギーを与える光量に設定する必要がある。一般に相反則が成り立つ場合、露光時間が短くなる分、ＢＡＬＤ１６から射出されるレーザ光の光量を多くする必要がある。

また、照明光源のＢＡＬＤ１６は、光パワー密度が高くても長寿命である点を考慮すれば、９００ｎｍ帯のレーザダイオード（以下、ＬＤという）を用いるのが好ましい。もちろん、通常の８３０ｎｍ帯のＬＤを用いることも可能である。この場合、８３０ｎｍ帯のＬＤは、一般的にＧａ（ガリウム）−Ａｌ（アルミニウム）−Ａｓ（ヒ素）からなる構造のものが多いが、Ａｌを含まない構造のＬＤを用いるのが好ましい。

また、画像記録装置１０では、照明光源を常時オンさせて、記録材料を露光する従来の画像記録装置と比べて、１画素の露光時間が短くなり、その分、１画素時間当りの露光光の光量が多くなる、短時間高照度露光となる。このため、記録材料として、例えばサーマル感材、特に無処理感材のように低照度不軌特性が強いヒートモード感材を露光する場合、露光に必要なエネルギーが相対的に小さくて済むという利点がある。

露光時間×光量＝露光エネルギーであるから、例えば露光時間が１／２になると、露光エネルギーを等しくするためには光量を２倍にしなければならない。ところが、低光量で長時間の露光を行うと熱が逃げてしまい、所望の露光エネルギーが得られないという現象が発生する。これに対し、高光量で短時間の露光を行うと熱が逃げる間もなく露光を行うことができるため、記録材料を露光するために必要な露光エネルギーが比較的少なくて済む。

なお、照明光源はＢＡＬＤ１６に限定されず、従来公知のどのような光源も適用可能である。また、ＳＬＭも強誘電性液晶シャッターアレイ２４に限定されず、例えばＧＬＶ（グレーティングライトバルブ）、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等のように、従来公知の透過型および反射型のＳＬＭがいずれも利用可能である。また、ドラム１４を用いることも限定されず、記録媒体の支持台として平板を用いてもよい。

また、図１に示す実施形態では、空間光変調素子アレイとして、線変調を行う強誘電性液晶シャッターアレイ２４を用い、露光ヘッド１２とドラム１４とを相対的に移動させて、記録材料を２次元的に走査露光している。しかし、本発明はこれに限定されず、空間光変調素子アレイとして、例えば面変調が可能なものを用い、露光光を所定の倍率で拡大縮小して、記録材料を走査することなく一括面露光することも可能である。

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明の画像記録方法および装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の画像記録装置の構成を表す一実施形態の平面図および側面図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１に示す画像記録装置の動作を表す一例のタイミングチャートである。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１に示す画像記録装置の動作を表す別の例のタイミングチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、従来の画像記録装置の動作を表す一例のタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 画像記録装置
１２ 露光ヘッド
１４ ドラム
１６ ブロードエリアアレイレーザダイオード
１８ シリンドリカルレンズ
２０ コリメートレンズ
２２，２６ λ／２板
２４ 強誘電性液晶シャッターアレイ
２８ 検光子
３０，３２ レンズ

Claims (5)

1. 照明光源から射出される光を、空間光変調素子アレイにより画像データに応じて変調し、この画像データに応じて変調された光を用いて、記録材料上に前記画像データに応じた画像を記録する方法であって、
   前記空間光変調素子アレイのオン時間に応じて、前記照明光源から射出される光を１画素時間毎にパルス駆動することを特徴とする画像記録方法。
2. 前記照明光源から射出される光のオン時間を、前記空間光変調素子アレイのオン時間に一致させることを特徴とする請求項１に記載の画像記録方法。
3. 前記照明光源として、ブロードエリアアレイレーザダイオードを用い、前記空間光変調素子アレイとして、強誘電性液晶シャッターアレイを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の画像記録方法。
4. 前記記録材料として、低照度不軌特性が強いヒートモード感材を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像記録方法。
5. 画像データに応じて変調された露光光を発生する露光ヘッドと、記録材料の支持台とを備え、前記露光ヘッドから射出される露光光により前記記録材料を露光し、前記画像データに応じた画像を前記記録媒体上に記録する画像記録装置であって、
   前記露光ヘッドは、照明光源と、この照明光源から射出される光を、画像データに応じて変調する空間光変調素子アレイと、この空間光変調素子アレイにより変調された光を、前記露光光として、前記支持台に装着された記録材料上に結像させる光学系レンズとを備え、
   前記空間光変調素子アレイのオン時間に応じて、前記照明光源から射出される光が１画素時間毎にパルス駆動されることを特徴とする画像記録装置。

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