JPS60182421A - 光シャッタアレイの駆動法 - Google Patents

光シャッタアレイの駆動法

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JPS60182421A
JPS60182421A JP59037988A JP3798884A JPS60182421A JP S60182421 A JPS60182421 A JP S60182421A JP 59037988 A JP59037988 A JP 59037988A JP 3798884 A JP3798884 A JP 3798884A JP S60182421 A JPS60182421 A JP S60182421A
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512Light shielding layers, e.g. black matrix

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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

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】 本発明は、液晶−光学シャッタ等の光学変調素子の駆動
法に関し、詳しくは電子写真方式を利用したプリンタの
光シヤツタアレイに適用しうる新規な液晶−光学シャッ
タ等の光学変調素子の駆動法に関する。
従来より、任意に光を透過あるいは遮断する光学変調装
置、すなわち光シャッタは銀塩写真カメラをはじめとし
て多くの用途に適用されている。
更に近年電子写真式プリンタの普及とともにその小型化
、高信頼性化のために上記光シャッタをアレイ状に構成
して、電子写真感光体に光像を記録することが考えられ
ている。
この様な光学変調装置に適用しうるものとして、電気光
学変調素子としての液晶、PLZTなど、あるいは光磁
気ファラデー効果を利用するものなどが提案されている
このうち液晶を用いる方式のものはその製造の容易性、
低価格性、あるいは光学豹変St低電圧、低電力で達成
し得る点から早い時期から注目されてきた。しかし液晶
はその応答速度が遅い点が欠点として挙げられ、例えば
前記光シヤツタアレイとして用いる場合においては高速
度、高密度で前記電子写真感光体に光像を書き込むには
満足しきれないものであるという先入観があった。しか
しながら液晶を高速に動作させようとする努力は長年重
ねられ、近来になシようやくその応答速度については改
善がなされてきた。
従来この種の装置を実現するだめの高速応答の液晶装置
の技術としては、(1)二周波法によるもの(2)三極
ダート方式によるものがある。
二周波法によるものは特開昭56−94377号公報他
に記述されているので、詳しい説明は省くが、印加電圧
の異る周波数に応じて、正の誘電異方性と負の誘電異方
性を示す液晶組成物を用い、選択的に印加周波数を切換
え、液晶を電界方向に配向させる時と電界に対し垂直な
方向に配向させる時とで光学的に区別し得る原理に基い
ている。
又、三極r−)方式は、第29回応用物理学関係連合講
演会講演予稿集P、126に記載されている様に液晶に
横電界を強制的に作用させることにより、液晶の立下が
シ応答速度を速める工夫がなされている。
前述の2周波法はオンとオフを数百Hz(低周波)と数
1kHz’(高周波)の2周波を用いて切換える駆動法
であるが、これには、(1)複雑な波形を形成する回路
が必要である、(2)高周波を用いているためにICと
液晶を駆動させた時の消費電力が大きい、(3)安定に
動作することが難かしく、特に、温度に対して不安定で
温度補償回路が必要である、という欠点がある。
また、3極ダ一ト方式は、片側の電極をくし歯状にして
対向電極とくし歯電極間の電界制御とくし歯電極間の電
界制御によシ駆動するものであるが、これには、(1)
電極パターンの設計が難がしい、(2)ダイナミック駆
動に適していない、という欠点がある。
本発明の目的は前述の欠点を解消した液晶−光学シャッ
タ等の光学変調素子の駆動法金提供することにあシ、特
に電子写真方式を用いたプリンタに適した液晶−光学シ
ャッタの光学変調法を提供することにある。
本発明の別の目的はシャッタの誤動作を防止しうる液晶
−光学シャッタ等の光学変調素子の駆動法を提供するこ
とにある。
本発明による方法の第1の特徴は、偏光軸が90°又は
略90°の角度で交差する一対の偏光板間に、前記偏光
板の偏光軸に対して45°あるいは略45°の角度の方
向にホモジニアス配向した謝晶を挾持した一対の電極板
からなる光学変調手段を有する液晶−光学7ヤツタを使
用し、前記液晶に閾値電圧よシ大きい電圧を印加させて
遮光(オフ)状態を保持し、液晶に印加されている電圧
を消去すること((よって透光(オン)状態を得ること
にある。
本発明で用いる液晶−光学シャッタは、透光状態を得る
ために、液晶がホモジニアス配向に復帰できるのに十分
吟低い電圧印加状態、好ましくは無電界状態を微少時間
維持されることが必要である。すなわち、選択された区
域の液晶を無電界状態(液晶−光学シャッタの選択され
た区域を透光状態にする)に維持しておくと、遮光状態
から一旦透光状態が発生し、次いで遮光状態に戻るとい
うバウンシング現象が現われることが、本発明者の研究
によシ判明した。
これを第1図に示す。
第1図は液晶に印加する電圧と透過率の変化を時間軸に
沿って表わしたもので、通常voO印加電圧が付与され
ている時は、液晶分子の配列が電界方向に向き、そのた
め遮光(オフ)状態が維持されているが、印加電圧を閾
値電圧以下(例えば0ゲルト)に切換えると、液晶分子
の配列がホモジニアス配向され透過(オン)状態が維持
されるはずであるが、実際にはその透過状態の現出の仕
方は第1の透過率ピーク(P+ )、第2の透過率ピー
ク(P2 )をもっている。一般にこの現象をバウンシ
ング現象と呼んでいる。従って、本発明方法の今一つの
特徴は、電圧印加による遮光状態から液晶がホモジニア
ス配向に復帰できるのに十分に低い電圧印加状態又は無
電界状態へ変化後、光のバウンシング現象の最初の透光
状態のピーク(Pl )までの間に再び十分に高い電圧
を印加する点にある。
又、本発明で使用する液晶−光学シャッタは、液晶に閾
値電圧よシ、大きい電圧で、例えば20V以上の電圧、
好ましくは30V〜50Vの電圧を印加することによっ
て遮光状態を形成することができる。この際、液晶に印
加される電圧は交流を用いることが適しているが、直流
であっても差しつかえない。
以上の説明から理解されるように、本発明による液晶−
光学シャッタ等の光学変調素子の駆動法は、偏光軸が9
0°又は略90°の角度で交差する一対の偏光手段の間
に、前記偏光手段の偏光軸に対して45°又は略45°
の角度の方向にホモジニアス配向した液晶を一対の電極
板間に挾持した光学変調素子の前記液晶に閾値電圧より
大きい電圧を印加することによって遮光状態とし、その
うち選択された区域の液晶のみ閾値以下の低い重圧へ変
化させ、入射光の液晶分子による複屈折で光強度振動が
発生する最初の振幅のピークまでの間に再び閾値′成圧
以上の大きい電圧を印加し前記選択された区域を特定時
間のみ透光状態とすることを特徴とするものである。
以下、本発明を図面に従って説明する。
第2図は本発明方法に使用される液晶−光学シャッタを
示すもので、第2図(、)は、液晶〜光学シャッタの平
面図を示し、第2図(b)は液晶の配向方向と偏光軸の
関係を示す説明図で、第2図(c)は第2図(a)のA
 −A’断面図である。
図中、lは共通電極、2は信号電極、3はシャツタ開口
部、4,5は偏光板、7,8はガラスまたはプラスチッ
クフィルム等の基板、9は液晶物質を示す。液晶物質9
は共通電極1と信号電極2の間に挾持されていて、この
液晶物質9は偏光板4と5のそれぞれの偏光軸4′と5
′に対して角度45°の方向6にホモソニアス配向され
ている。又、この液晶−光学シャッタはシャツタ開口部
3以外の個所に遮光マスク10が形成されている。
本発明において用いられる液晶−光学シャッタは、液晶
物質9として正の誘電異方性をもつネマチック液晶(刈
液晶)を用いているので、共通電極1と信号電極2には
20V以上の電圧が印加されて、常に遮光(オフ)状態
が維持されている。
この様な液晶−光学−シャッタは、第3図に示す様に光
源と感光体の間に配置されて、光源からの光線を遮断す
ることができる。
第3図は上記の液晶−光学シャッタを電子写真方式のプ
リンタに利用した態様を説明する図で、上記の型式のシ
ャッタより成るシャッタアレー20を光源21と感光体
ドラム22の間に配置したものを示す。第3図において
、光源21は常に点灯しており、液晶−光学ンヤッタア
レー20を常に照らしている。このシャッタアレー20
は、液晶駆動回路(図示せず)によって光源21よりの
光線が遮断されて、選択された区域を透光状態とするこ
とによって光信号を発生し、感光ドラム22に照射する
光線を制御することができる。また、光源21からの光
線とシャッタアレー20からの光信号の集光性を得るた
めに、光路中にレンズ23と24を配置しておくことが
望ましい。感光ドラム22は、光信号の照射に先立って
予めコロナ放電装置などを備えた帯電ステーション25
でプラス又はマイナスに帯電され、感光ドラム22にお
ける光照射された盾では、帯電電荷が消滅して静電潜像
が形成される。この様にして形成された静電潜像は、現
像部26で帯電時の極性と反対極性又は反転現像による
時には同一極性のトナーとキャリアからなる現像剤の存
在下に現像バイアスを印加しながら磁気ブラシ現像法な
どによって現像した後、転写部27で像保持部材28(
例えば、紙など)に転写し、次いで定着部29で熱や圧
力などによって定着され、完全に固定化されたプリント
物が得られる。
シャッタアレー20から発生した光信号を受ける感光体
は、前述の如き電子写真方式のものに限らず、例えば銀
塩写真方式の感光体(例えば、モノクロ被−パー、カラ
ーペーノや−、米国スリーエム社「ドライシルバー」な
ど)であってもよい。
本発明は上記の液晶−光学ンヤッタを使用し、前記液晶
に閾値電圧より大きい電圧を印加することによって遮光
状態とし、そのうち選択された区域の液晶のみ閾値以下
の低い電圧へ変化させ、入射光の液晶分子による複屈折
で光強度振動が発生する最初の振幅のピークまでに再び
閾値篭圧以上の大きい電圧を印加し前記選択された区域
を特定時間のみ透光状態とする。
以下、第4図を参照して説明する。
前述の液晶−光学シャッタの共通電極1には、第4図に
示す波形(4)が印加され、期間T1+T1+・・・で
は全ての信号電極2には第4図に示す波形(B)が印加
されることによシ液晶物質9には波形(A−B)が付与
される。これによシ期間Tl * Tg r・・・では
液晶物質90分子は共通電極1と信号電極2の方向に垂
直配向して、光源からの光線は偏光板4と5で遮断され
る。
この液晶−光学シャ、りは、期間T1+T4+・・・で
選択された信号電極2には波形(B)が付与され、この
区域の液晶には電圧無印加状態となって、配向方向6の
ホモジニアス配市に復帰することができる。この際、直
線偏光光に対して液晶分子が45°の角度を有している
ため、直線偏光光が前述の配向方向を有する液晶層で脱
偏光(depolarization)され、偏光板5
を透過し、シャッタが開口される。
この際、期間T @ r 74 + ”’は100 m
s@c以下1好ましくは50 m5ec以下の時間とす
ることが必要でTl r ’r4 +・・・を100 
m5ec以上の時間で維持すると前述した様にバウンシ
ング現象が現われる。
第4図(ψは、期間T 1 1 T z r Ts *
 T4 *・・・における光学変化(Ts遮光−T2透
光−T3遮光−T4透光・・・)を示しており、期間T
2 、T4で例えば光源からの光線が選択されたシャツ
タ開口部3を通して感光体に到達することができる。
本発明によれば、周波数10 kHz 、実効電圧30
Vの交流電圧を1 m@ecの時間で共通電極と全ての
信号電極に印加したところ、透過率は15%であったが
、選択された信号電極に共通電極に印加した波形と同相
の波形を付与して、かかる区域の液晶に印加される電圧
を0としたところ、透過率が20係にまでなることが判
明した。
又、第4図(A−B )に示した様に期間T、とTsで
液晶に印加される電圧が、それぞれ逆相の関係を有する
ことによって、液晶に付与される直流成分をOとするこ
とが好ましい。
本発明による光学変調素子の駆動法は、従来の二周波法
および三極ゲート法に比して、(1)回路の設計が容易
、(2)高速応答性をもっている、(3)温度依存性が
ない、というような利点をもつ。
【図面の簡単な説明】
第1図はバウンシング現象を説明する説明図である。第
2図(a)は、本発明に用いられる液晶−光学シャッタ
の平面図、第2図(b)は偏光板の偏光軸と液晶の配向
方向の関係を示す説明図、第2図(c)は第2図(、)
のA −A’断面図である。第3図は、本発明を電子写
真方式プリンタに適用した態様を示す説明図である。第
4図(4)は共通電極に印加する波形の説明図、第4図
(B)は信号電極に印加する良形の説明図、第4図(A
−B)は液晶に印加される波形の説明図、第4図(C)
は液晶−光学シャッタの時間における光学変化の態様を
示す説明図である。 1・・・共通電極 2・・・信号電極 3・・・シャツタ開口部 4.5・・・偏光板4’ 、
 5’・・・偏光軸 6・・・液晶配向方向7.8・・
・基板 9・・・液晶 io・・・遮光マスク 第1図 第2図 ( 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 偏光軸が90°又は略90’の角度で交差する一対の偏
    光手段の間に、前記偏光手段の偏光軸に対して45°又
    は略45°の角度の方向にホモジニアス配向した液晶を
    一対の電極板間に挾持した光学変調素子の前記液晶に閾
    値電圧よシ大きい電圧を印加することによって遮光状態
    とし、そのうち選択された区域の液晶のみ閾値以下の低
    い電圧へ変化させ、入射光の液晶分子による複屈折で光
    強度振動が発生する最初の振幅のピークまでの間に再び
    閾値電圧以上の大きい電圧を印加することを特徴とする
    光学変調菓子の駆動法。
JP59037988A 1984-02-29 1984-02-29 光シャッタアレイの駆動法 Granted JPS60182421A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62150330A (ja) * 1985-12-25 1987-07-04 Sharp Corp 液晶シヤツタ−駆動方法およびこれを利用した液晶光プリンタ階調記録方法
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