JPH0259363A

JPH0259363A - 液晶シャッタプリンタ

Info

Publication number: JPH0259363A
Application number: JP63211454A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Shimizu; 茂清水
Original assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd; Casio Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1990-02-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、液晶シャッタを使用し画像のプリントを行う
液晶シャッタプリンタに関する。

〔従来の技術〕

液晶剤が封入された多数の液晶シャッタを開閉制御する
ことにより光源の光を選択透過し、感光体に画像記録を
行い、その記録画像に基づいて用紙に画像をプリントす
る液晶シャンクプリンタが知られている。このような液
晶シャッタプリンタにおいて、−船釣に必要とされてい
る画質条件は１　ｍｍ当たり５画素以上形成し、かつ各
画素が３２階調以上の濃度レベルに制御できるものでな
ければならない。この階調（＠）は例えば白印字から黒
印字に到る間の濃度を段階的に表すもので、階調数（１
）は、１＝　（Ｌ−１）ＸｍＸｎ　　　　　　　・・（１）で
表される。ここで、ｍｘｎは画素を構成するマトリクス
の分割数であり、ＬはｍＸｎで分割された各ブロックの
濃度レベルを示す。例えば、通常用いられる印字の場合
、レベル数りは白印字、又は黒印字の所謂２値記録であ
りＬ＝２である。

また、白、黒以外に白と黒の間の複数の濃度レベルを有
する場合にはＬ＝３．４・・・となり所謂多値記録であ
る。

そして、上述の画質条件５画素／胴以上３２階調を満足
する印字を２値記録（Ｌ−２）により実現しようとする
と、上述の（１）式より３２＝（２−１）ＸｍＸｎとな
り、１画素は６×６のセル（後述するマイクロシャッタ
）で構成する必要があり、従ってＩＭ当たりのセル数は
５　Ｘ　６　＝３０となり、３０ドツ）　／　ｍｍのセ
ル配設密度（７６２ＤＰＩ）の液晶シャッタが必要とな
る。しかし、この様に高密度な液晶シャッタを製造する
ことは困難であり、現在多値記録により上述の条件を満
足する液晶シャッタの開発が進められている。

従来、上述の多値記録の方式には２つの方法が考案され
ている。

イ）−船釣に面積変調といわれる方式でセルの両端に印
加する電圧を所定電圧（スレショルド電圧）に対して高
い電位と低い電位とすることにより１セル内を光透過領
域（開領域）と光遮断領域（閉領域）に分割し、両端に
印加する電圧を可変することにより所望の割合に開領域
又は閉領域の大きさを制御する変調方式である。例えば
両端の印加電圧を可変することにより、１セルの１／１
０．　２／１０．　　・・・９／１０を開又は閉状態に
制御でき、これにより見た目には例えば白から黒の間の
中間色を９レベルで表現できる。従って、この変調方式
は１セルをさらに分割して階調制御できるので１画素の
階調数ＩはマトリクスｍＸｎに分割数をかけた数になる
。

口）一方、もう１つの変調方式は濃度変調方式といわれ
るもので、１セルに印加する電圧及びその印加時間を可
変することにより、セルからの光の出射光量及び光の出
射時間を制御し、感光面の受ける積分光量を変化させ、
各セル毎に印字濃度を段階的に変化させ、多値記録を行
うものである。この場合には上述の式（１）の濃度レベ
ルＬそのものをＬ＝３．４，５．　　・・・と可変する
ことになる。

〔従来技術の問題点〕

上述の従来の多値記録方式では以下のような問題がある
。

ィ）先ず、上述の面積変調方式では、印加電圧により１
セルを精密に分割したとしても開状態の領域が狭い場合
（開口率が小さい場合）には透過光量の誤差が極めて大
きくなる。また、面積変調方式のみでは高々１０分割程
度が限度であり高階調数の印字を行うことができない。

口）一方、上述の濃度変調方式では、セルに印加する電
圧や印加時間を可変し、セルからの透過光の積分透過光
量を変えても、感光体に形成される印字画像のベースと
なる静電潜像の電位は透過光量に比例しない。特に静電
潜像の中間電位付近でその傾向が強く安定した高階調数
の印字を行うことができない。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の欠点に鑑み、セルの配設密度を増加
することなく、高階調で印字品質のすぐれた液晶シャッ
タプリンタを提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は上記目的を達成するために、光源の光をマイク
ロシャッタの開閉により選択透過させ感光体に光書込み
を行う液晶シャッタプリンタにおいて、前記マイクロシ
ャッタの開口面積を制御する面積変調駆動手段と、前記
マイクロシャッタの開口時間を制御し１書込み時間中の
積分透過量を制御する積分透過量変調駆動手段とを有し
、前記面積変調駆動手段と前記積分透過量変調駆動手段
の何れか一方あるいは両方を同時に駆動することにより
多階調印字を行うことを特徴とする。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳述
する。

第１図は本実施例に使用する液晶シャッタプリンタのプ
ロセス構成及びその回路構成を説明する図である。

先ず、液晶シャッタプリンタｌのプロセス構成を説明す
ると、液晶シャッタプリンタ１は感光体ドラム２と、感
光体ドラム２の周面近傍に順次配設された帯電器３、液
晶ヘッド４、現像器５、転写器６、クリーナ７で構成さ
れている。液晶ヘッド４は光ｆｉ４ａ、液晶シャッタパ
ネル４ｂ、結像レンズアレイ４Ｃで構成され、液晶ヘッ
ド４には後述する合成回路８が接続されている。

帯電器３は矢印Ｅ方向に回動する感光体ドラム２の感光
面に初期帯電電圧を付与する装置であり、液晶ヘッド４
は光源４ａの光を液晶シャッタパネル４ｂ内の後述する
マイクロシャッタに照射し、マイクロシャッタからの透
過光を結像レンズアレイ４Ｃを介して感光面へ露光する
装置である。

現像器５は上述の露光により感光面に形成された静電潜
像をトナー像化しく顕像化し）、転写器６はこのトナー
像を矢印Ｆ方向に搬送される用紙に転写する装置である
。

上述のような液晶シャッタプリンタ１に使用される液晶
シャッタパネル４ｂの詳しい構成を第２図に示す。第２
図は液晶シャッタパネル４ｂを上方より（光源４ａ側よ
り）見た場合の液晶シャッタパネル４ｂに設けられた電
極構成を説明する図である。第３図は第２図のＤ−Ｄ断
面図であり、液晶シャッタパネル４ｂの詳しい断面構成
を示す。

第３図において、液晶シャッタパネル４ｂは基本的には
上下に配設されたガラス基板１１ａ、１１ｂと、ガラス
基板１１ａ、ｌｌｂ間に封入された液晶剤１２と、各々
のガラス基板１１ａ、１１ｂの外面に配設された偏光板
１３又は１４で構成されている。液晶剤１２は両側をス
ペーサ１５により仕切られ、液晶剤１２はこのスペーサ
１５により封入厚が規制されている。また、ガラス基板
１１ａの内面には第２図にも示す如く液晶シャッタパネ
ル４ｂの長手方向（矢印Ｇ方向）に平行な２本の走査電
極ＣＩ、Ｃ２が配設され、ガラス基板１１ｂの内面には
上述の走査電極Ｃ＋、Ｃｚとほぼ直交する方向に多数の
信号電極Ｓ１．３２゜・・・が配設されている。走査電
極Ｃ＋、Ｃｚは光を透過でき、抵抗率の低い透過導電膜
１６で構成され、信号電極Ｓｔ、Ｓｚ、　　・・・は光
を透過でき、抵抗率の高い透明導電膜１７で構成されて
いる。また、スペーサ１５に接する透明導電膜１６の内
面には金属膜１８が形成され、スペーサ１５に接する透
明導電膜１７の内面には金属膜１９ａ、１９ｂが形成さ
れている。この金属膜１８１９ａ、１９ｂは光源４ａの
光を遮断する。また、走査電極Ｃ，，Ｃ２と信号電極５
１．Ｓ２　　・・・の交差部で上述の金属膜１９ａ、１
９ｂ等が配設されない部分にマイクロシャッタ２０が位
置する。

また、液晶剤１２が接する透明導電膜１６には配向膜２
１が形成され、液晶剤１２が接する透明導電膜１７には
配向膜２２が形成されている。この配向膜２１，２２は
液晶剤１２内の液晶分子等を規則的に配向させるもので
ある。

さらに透明導電膜１６には電極端子２３が接続され、透
明導電膜１７と接続されている金属膜１９ａには電極端
子２４ａが接続され、金属膜１９ｂには電極端子２４ｂ
が接続されている。この電極端子２３．２４ａ、２４ｂ
には第１図に示す面積変調回路９の出力信号及び濃度変
調回路１０の出力信号が合成回路８を介して詳しくは後
述するように印加される。

以上のような構成の液晶シャッタプリンタ１において、
先ず本実施例で用いる駆動動作原理を説明する。本実施
例では液晶シャッタパネル４ｂに配設されたマイクロシ
ャッタ２０を駆動する為に面積変調回路９による面積変
調と濃度変調回路ｌＯによる濃度変調を共に用いている
。

まず、面積変調によるマイクロシャッタ２０の駆動制御
を説明する。第４図は面積変調回路９から電極端子２４
ａと２４ｂに印加される電圧■ｌ＋■２またはｖ、、ｖ
２’に対する透明導電膜１７の電位変化を示す図である
。例えば電極端子２４ａに電圧ｖ１が印加され、電極端
子２４ｂに電圧■２が印加されると、透明導電膜１７は
前述のように高抵抗を有する為、画電極端子２４ａと２
４ｂ間の透明導電膜１７には電極端子２４ａからの距離
に比例して電位が低（なる電圧■１から電圧■２の間の
電位となる。この電圧ｖ軍から７２間にマイクロシャッ
タ２０が開状態から閉状態に変化するスレッショルド電
圧ＶＴＲが存在するように面積変調回路９から出力され
る電圧を設定すれば、同図に示す直線ａがスレッショル
ド電圧ＶＴ）ｌを通過する透明導電膜１７の位ｉｆｆ：
　１７　ａを境にマイクロシャッタ２０を開状態と閉状
態に分割できる。

この状態を模式的に示した図が第５図である。同図に示
すように透明導電膜１７がスレッショルド電圧ＶＴＮで
ある位置１７ａに対応するマイクロシャッタ２０の位置
１７ａ′の左側が閉状態となり右側が開状態となる。従
って、光源４ａの光は開状態のマイクロシャッタ２０の
領域のみを透過して感光体ドラム２へ照射される。また
、マイクロシャッタ２０の開面積（開口率）を増加させ
る為には、面積変調回路９から電極端子２４ｂへ印加さ
れる電圧を上述の電圧Ｖ、ｌより高い電圧■２とすれば
直線すがスレッショルド電圧■↑Ｈを通過する透明導電
膜１７の位Ｗ１７ｂまでマイクロシャッタ２０の開口率
を増加することができる。

第６図に点線で示す特性曲線１．Ｉで挟まれた領域は面
積変調法でマイクロシャッタ２０の開口率を変えてプリ
ントした場合の印字濃度の安定性を示した領域である。

この特性かられかることは、マイクロシャッタ２０の開
口率を小さくし、マイクロシャッタ２０からの透過光量
を少なくし印字濃度を増した場合特性曲線１．Ｉで挟ま
れた領域が広がるため、印字濃度のバラツキが大きくな
ることである。この理由はマイクロシャッタ２０の開口
率が小さくなるほど開口率の小さいバラツキに対し透過
光量のバラツキが大きくなり、その結果印字濃度がバラ
ツクことになることがわかった。

しかし、逆にこの面積変調方式では同図にも示すように
マイクロシャッタ２０の開口率が３０％以上では前記領
域がせまいため非常に安定していることがわかった。

次に、マイクロシャッタ２０を濃度変調法により駆動し
た場合について説明する。第７図はこの駆動法を説明す
る為の光透過率特性を示す図である。マイクロシャッタ
２０への印加電圧に対するマイクロシャッタ２０の光透
過特性は同図に示す如くヒステリシスループを形成する
。即ち、マイクロシャッタ２０に印加する電圧がスレッ
ショルド電圧ＶＴＨ以下ではマイクロシャッタ２０は光
源４ａの光を透過しないが、印加電圧を増加させ、スレ
ッショルド電圧ＶＴＲを越えると、光透過率は上昇し飽
和電圧Ｖｏを越えるとそれ以上電圧を上げても光透過率
は飽和する。その後印加電圧を０′°にしても飽和電圧
■。を印加した時の光透過率を保持する。したがって、
濃度変調回路１０で作成する電極端子２４ａ、２４ｂへ
の印加電圧をＶ　Ｔｌｌ　＜　Ｖ　３　＜　Ｖ　ｏの関
係となるような値とすれば光透過率のヒステリシスルー
プは点線の領域を通り、所望する光透過率が得られる。

しかも、この電圧■１の電圧値が異なれば感光面への光
照射時間も異なり、照射時間の積分値により光透過光量
が変化する。

第６図に一点鎖線で示す特性曲線■、■で挟まれた領域
はこの濃度変調法でマイクロシャッタ２０に印加する電
圧を０〜■ｏまで可変してプリントした場合の印加濃度
の安定性を示した領域である。この特性かられかること
は、マイクロシャッタ２０の光透過光量が中程度の場合
（階調数が４０〜５０程度の場合）印字濃度のバラツキ
が大きくなる。この原因を調べた結果、露光量と感光体
表面の電位減衰量との関係は直線とはならずＳ字曲線状
の電位減衰特性を有し、この特性が印字された中間調の
画像濃度に大きなバラツキとなって現れることがわかっ
た。しかし、逆にこの濃度変調方式では同図にも示すよ
うに低濃度側及び高濃度側では良好な特性が得られるこ
とがわかった。

以上のことから面積変調においては印字濃度のバラツキ
が小さい開口率３０％以上を用い、濃度変調では低印字
濃度及び高印字濃度領域を用い変調を行えば印字濃度に
バラツキが生じることがなく、しかも高階調の制御を行
えることがわかった。そこで第６図により印字濃度にバ
ラツキが生じない領域を求めると斜線で示す特性曲線■
の領域となる。

以上述べた動作原理及び考察から面積変調方式と濃度変
調方式とを併用し、例えば８画素／　ｍｍで８０階調の
液晶シャッタパネル４ｂを作成する例を説明する。この
場合、前述の式（１）より階調数８０の液晶シャッタパ
ネル４ｂを実現する為に面積変調による変調数と濃度変
調による変調数の使用比率を選択する。例えば以下に示
す第１表は上述の使用比率の中の３例を示すものである
。Ａは面積変調数を２０レベルとし濃度変調数を２レベ
ルとし８００階調実現する例である。また、Ｂは面積変
調数をルベルとし濃度変調数を２ルベルとし、°Ｃは面
積変調数を５レベルとし濃度変調数を５レベルとし共に
８００階調実現した例である。

第　　１　　表また、第８図は上述のＡ、　Ｂ、　　Ｃの選択例も含め
た面積変調数と濃度変調数の選択できる選択比率を示す
曲線である。なお、カッコ内の数字は左が面積変調数、
右が濃度変調数を示すものである。

ここで例えば点Ｃに示す面積変調数５、濃度変調数５を
用いて説明する。

前述の第６図に示したように本実施例は面積変調方式及
び濃度変調方式を共に使用し、しかも安定した階調を使
用する。第９図は各々の変調方式の不安定領域をマイク
ロシャッタ２０の開口率と光透過率との関係から示した
図である。前述したように面積変調方式では開口率が約
３０％以下の領域ビでは不安定領域として使用できず、
濃度変調方式では領域■′が不安定領域として使用でき
ない。そこで、それ以外の領域を用いて両方式が共に５
階調となる場合を選択すると、例えば同図に示す如く濃
度変調は不安定領域■′を避けたＬ１〜Ｌ４の４レベル
と非駆動し５を含む５レベルであり、面積変調の５レベ
ルは不安定領域ビを避けた５レベル（例えば開口率５０
％、６０％、７０％８０％、９０％の各レベル）である
。この面積変調レベルと濃度変調レベルを選択すれば面
積変調の不安定領域ビ及び濃度変調の不安定領域■′を
使用することなく８００階調印字画像を得ることができ
る。

第９図に関して更に説明すると、例えば透過率５％を得
るにはＬ４駆動にて面積変調を開口率７０％とし、透過
率９０％を得るにはＬ１駆動にて面積変調を開口率９０
％とすればよい。

ここで重要なのは本制御において透過率を５％ステップ
で連続して変えられることである。すなわち透過率４０
％以下ではＬｌ、Ｌ４駆動を用い、透過率４５％以上で
はＬｌ、Ｌ２駆動を用いることにより領域■′の不安定
領域を使わずとも、透過率をリニアに制御できる。

そして、上述の面積変調５レベル、濃度変調５レベル°
を実現する電圧を面積変調回路９及び濃度変調回路１０
から電極端子２３．２４ａ、２４ｂへ供給する。

そこで面積変調回路９及び濃度変調回路１０から出力さ
れた電圧（信号）が合成回路８で合成された後、電極端
子２３．２４ａ、２４ｂ　（走査電極Ｃ及び信号電極Ｓ
＋　、３２　　・・・）に印加される場合の具体的信号
波形を第１０図（ａ）、　（ｂ）に示す。

同図（ａ）は走査電極ＣＩ、Ｃ２に接続された電極端子
２３へ印加される信号であり、同図に示すＴ８は走査期
間、Ｔ８／２は選択期間を示す。選択期間Ｔｗ　／２の
第１パルスはマイクロシャッタ２０を閉状態にするパル
スであり、その後のパルスはマイクロシャッタ２０の光
透過率を階調データによって変調するための書込みパル
スである。、また、同図（ｂ）に示す信号は信号電極Ｓ
、、Ｓ２　・・・に接続される電極端子２４ａ、２４ｂ
へ供給される信号で、各階調レベルに応じて、振幅また
はパルス時間が変調された信号である。

さらに同１１Ｄ　（Ｃ）に示す信号は上述の同図（ａ）
と同図（ｂ）の波形を重畳した信号、即ち各マイクロシ
ャッタ２０に実際に印加される信号である。そして、面
積変調を行う場合には同図（ｂ）に示すように面積変調
回路９から電極端子２４ａに実線で示すレベルの電圧を
印加し、第４図で説明した如く電極端子２４ｂに印加す
る電圧を波形す、に点線で示す如く可変し、上述の５レ
ベルの開口率（５０％、６０％、　７０％、８０％、９
０％）が得られるようにマイクロシャッタ２０の所定の
領域のみ開状態とする。

また濃度変調を行う場合には濃度変調回路１０から同図
（ｂ）の波形ｂ＋、ｂｚ、ｂ３に示す如くパルス幅が異
なる信号を電極端子２４ｂに印加する。

このようにパルス幅を可変した信号を電極端子２４ｂに
印加することは、マイクロシャッタ２０の開時間を可変
することになり、感光面の受ける透過光量を同図（ｄ）
に示す如（変化させる。そして、その透過光量が不安定
領域■′に該当しないし１〜Ｌ５のレベルになるように
濃度変調回路１０は出力する信号のパルス幅を制御する
。

従って本実施例では面積変調５レベル（例えばマイクロ
シャッタ２０の開口率が５０％、６０％、７０％、８０
％、９０％）になるような信号を面積変調回路９より出
力し、濃度変調５レベル（例えばり。

〜Ｌ５）になるようなパルス幅の信号を濃度変調回路１
０より出力し、合成回路８を介して電極端子２３．２４
ａ、２４ｂへ供給することにより、８０階調の印字画像
を実現できる。

尚、上述の実施例では８０階調を得る為に面積変調数と
濃度変調数を共に５レベルとしたが、第８図に示す曲線
より適当な割合に変調数を分けて実現できる。

また、本実施例では、面積変調と濃度変調を共に用いた
が、不安定領域■′又は■′を使用しなければ一方の変
調方式のみを用いて液晶シャッタプリンタを実現する構
成としても良い。

さらに、本実施例では８０階調について述べたが８０階
調に限らず、より階調数Ｎ）の大きい場合にも同様に適
用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳細に□説明したように本発明によれば、面積変調
方式と濃度変調方式の不安定領域を用いることなく一方
又は両方式を用い高階調のプリンタを実現できる。

また、上述の両方式では共に特性が安定した液晶シャッ
タの駆動領域を使用するので印字品質の優れたプリント
画像を作成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の液晶プリンタの概略構成図、第２図
は本実施例の液晶プリンタの液晶シャッタの構成図、第３図は第２図のＤ−Ｄ断面図、第４図は面積変調方式を説明する特性図、第５図、第６
図は液晶シャッタの開口率に対する印字濃度の特性図、第７図は濃度変調方式を説明する特性図、第８図は階調
数が８０の場合の濃度変調数と面積変調数との割合を示
す特性図、第９図は階調数が８０の場合の両方式のレベル設定例を
示す図、第１Ｏ図（ａ）、　（ｂ）は電極端子へ供給される信号
の波形図、第１０図（Ｃ）は同図（ａ）、　（ｂ）の信号の重量信
号の波形図、第１０図（ｄ）は光透過率特性図である。１・・・液晶シャッタプリンタ、２・・・感光体ドラム、４ａ・・・光源、４ｂ・・・液晶シャッタパネル、４ｃ・・・結像レンズアレイ、８・・・合成回路、９・・・面積変調回路、１０・・・濃度変調回路、１１ａ、ｌｌｂ・・・ガラス基板、１６．１７・・・透明導電膜、１８．１９ａ、１９ｂ−・−金属膜、２０・・・マイクロシャッタ、Ｃ，、Ｃ２・・・走査電極、Ｓ、、Ｓ２　　・・・信号電極。

Claims

【特許請求の範囲】光源の光をマイクロシャッタの開閉により選択透過させ
感光体に光書込みを行う液晶シャッタプリンタにおいて
、前記マイクロシャッタの開口面積を制御する面積変調駆
動手段と、前記マイクロシャッタの開口時間を制御し１
書込み時間中の積分透過量を制御する積分透過量変調駆
動手段とを有し、前記面積変調駆動手段と前記積分透過
量変調駆動手段のいずれか一方あるいは両方を同時に駆
動することにより多階調印字を行うことを特徴とする液
晶シャッタプリンタ。