JPS6358379A - プリンタ用時分割駆動液晶光スイツチアレイ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶光スイッチアレイに係り、特に、高速・高
解像度な光プリンタに好適な光スイッチアレイに関する
。

〔従来の技術〕

普通紙にノンインパクトで高速・高画質でプリント可能
な電子写真方式プリンタが注目されている。これは表面
が一様に帯電された感光体ドラムにコンピュータ等から
のプリント信号に応じてつくられた光パターンを照射し
て潜像をつくり、これをトナーを用いて紙に転写する方
式である。

光パターンをつくる方法としてレーザ光をポリゴンミラ
ーを用いて機械的にスキャンする方式と電気信号に応じ
て光透過量を制御する光スィッチを一列に並べたもの（
光スイッチアレイ）を用いて蛍光灯等の光を光パターン
に変換する方式がある。後者の方は可動部が無いため信
頼性が高く、光路長が短いため光学系の小型化が可能で
あるというメリットがある。

第２図は液晶を用いた光スイッチアレイ１０による方式
を示す、蛍光灯８（通常Ｇｒｅｅｎ等のカラー蛍光灯が
用いられる）の光はロンドレンズ９により液晶光スイッ
チアレイ１０に照射される。入射された光は光スイッチ
アレイ１０により印写信号に応じた光パターンに変換さ
れ、集束性光ファイバーアレイ１１により感光体ドラム
１２の面上に結像される。

液晶光スイッチアレイには高速応答性と高解像度が要求
される。従来のネマチック液晶を用いたプリンタ用光ス
イッチアレイについては特開昭５７−１２０４６８や特
開昭５８−１１５４１４に記載されている。

第３図は上記特許に示された１　／　２　Ｄｕｔｙの時
分割部−動パネルの電極パターンを示す、第３図（ａ）
は行電極基板、第３図（ｂ）は信号電極基板を示す１両
基板ともガラス板１の上に透明導電膜（ＩｎｚＯｓ）２
をバターニングし、さらに光スイッチ部５以外の領域に
は不透明導電膜３が形成されている。不透明導電膜とし
てはＮｉやＣｒの金属膜を用いることが出来る。第３図
（ｃ）は信号電極基板と行電極基板を用いて素子化した
光スイッチアレイを示す、光スイッチ列Ｕｔｙ　Ｕ２１
　ｕａ。

・・・とＤ　１　ｇ　Ｄ　ｚ　ｐ　Ｄ　ａ・・・が互い
に千鳥に配置される。

また、上下に電極のない領域１４も存在する。このよう
な光スイッチ配列を有するパネルを用いたプリント方式
では、まず、Ｕｔ、　Ｕｓ、　Ｕｓ、・・・の光スイッ
チ列により感光体が露光され、次にドラムが回転（ドラ
ム回転方向は１５）してＤｌ＊　ＤＱｔＤａの光スイッ
チ列で露光され、これにより一ラインのプリント露光が
完了する。この場合、領域１４の部分では常に電圧が印
加されない状態での分子配列に基く光透過量が透過され
ることになる。

従来のネマチック液晶を用いる方式では液晶分子が両基
板間で９０°ねじれたツイスト構造であるＴＮ（ツイス
ト・ネマチック）配向をとる。この場合の光スイッチ部
の光透過特性は第４図のようになる。液晶パネル基板の
外側に配置される偏光板１６ａ、１６ｂの偏光軸を互い
に直角となるように（ノーマル・クローズ）しておくと
交流電圧が印加されない時には光遮断、閾値電圧Ｖｔｈ
以上の電圧を印加すると光が透過する。従って、光スイ
ッチアレイの偏光板配置をノーマル・クローズにしてお
けば領域１４からの光の漏れは無く。

光スイッチ部の開閉に基いて散像度の高いプリントが出
来る。

しかし、液晶材料として強誘電性液晶を用いた場合には
ノーマルクローズの状態にしても光遮断状態とならず、
従来の電極構成では光の漏れが問題となる。すなわち、
従来構成はＴＮ配向したネマチック液晶素子の場合にの
み有効であり、強誘電性液晶の場合、適用出来ない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

プリンタ用光スイッチアレイを液晶を用いて実、臀する
場合、応答性が問題になる。従来の方式でしｉネマチッ
ク液晶を用い、駆動条件の改良（二周波駆動法）により
応答時間０．５〜１　、０　ｍ　ｓを得ているがネマチ
ック液晶を用いる以上限界がある。

高速化をはかる方法として強誘電性液晶を用いる方式が
ある（特開昭５８−１２３３０５）　、強誘電性液晶を
用いると０．１ｍｓ以下の高速応答性を実現できる。一
方１強誘電性液晶分子の電界応答は従来のネマチック液
晶分子の応答とは異る。第５図はこれを示す、液晶分子
１７は電界が印加されない状態（Ｅ＝Ｏ）ではラセン軸
１８のまわりに“ねじれた構造”を持っており、液晶分
子の短軸方向に自発分極１９が存在するのが、この液晶
の特長である。この液晶分子に対して液晶の物性自発分
極、ツイスト粘度で決る臨界電界Ｅｃ以上の電界Ｅｃを
ラセン軸１８に対して直角方向に印加すると、液晶分子
１７は自発分極１９の方向を電界Ｅの方向にそろえるよ
うに配列するため第５図（ａ）、（ｃ）に示すようにラ
セン軸に対して角度θｔ　（チルト角）で−様に配向す
る。このような液晶分子１７の電界応答性を利用するこ
とによって光の透過と遮断が可能な光スィッチを得るこ
とが出来る。一つは偏光板を２枚用いる複屈折方式、も
う一つは偏光板１枚で液晶材料中に二色性色素を混入す
るゲスト・ホスト方式である。

第６図は強誘電性液晶を用いた光スイッチ素子の光透過
特性を示す、偏光板の配置条件によって正の電圧印加で
、光透過状態にも遮断状態にもすることが出来る。しか
し、電圧が印加されない状態では第５図（ｂ）に示すよ
うに液晶分子は一様配列とならない（らせん構造）ため
、光が透過し、その光透過量は、スイッチ開時の透過量
の約５０％と大きい、従って、第３図のような時分割駆
動液晶光スイッチアレイに強誘電性液晶を用いた場合、
電圧の印加されない領域１４では、光スイッチ開時の光
透過量の約５０％の光量が透過してしまう、従って、こ
のような光スイッチアレイをプリンタに適用した場合、
領域１４の漏れ光量で感光体が感光してしまうため、プ
リント文には“にじみ”や“かぶり”等の発生によりプ
リント品質へ低下が生じる。

、、′　　本発明の目的は領域１４での光透過を防止し
、“にじみ”や“かぶり”等のない高速で高品質なプリ
ントが可能な時分割駆動液晶光スイッチアレイを提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は隣接する行電極と行電極間のスペースに基く
光の漏れを防ぐため、第３図（ｃ）の１４の領域に対応
する基板上（電極側）に絶縁性の光吸収膜を形成するこ
とにより達成される。

第１図にこれを示す、（ａ）図は行電極基板の行電極４
ａと４ｂ間にカラーフィルタ層を設けたものである。カ
ラーフィルタ層としては黒カラーフィルタや光スイッチ
アレイと組合せて用いる光ｗＸ８の発光スペクトルを吸
収する色フイルタ−、すなわち発光スペクトル色の補色
のカラーフィルタ層６を用いることが出来る。（ｂ）図
は信号電極基板の電極上において、素子組立て時に行電
極と行電極の間隙に対応する領域に同様にカラーフィル
タ層６を設けたものである。

このような絶縁性の光吸収膜を信号電極基板と行電極基
板の両方に設けても良いし、片方だけに設けても良い０
両方に設けた方が効果がより大きい。

〔作用〕

第２図に示すように蛍光灯等の光源８の光は液晶光スイ
ッチアレイ１０に入射する６光スイッチアレイを構成す
る電極基板には光源の光を吸収するカラーフィルター層
が形成されているので、第３図の（ｃ）において領域１
４からの光の漏れは無く、光透過は光スイッチ部Ｕ１．
Ｕｓ・・・、Ｄｌ。

Ｄｚ、　Ｄａ・・・のみに限られる。この結果時分割駆
動を行っても解像度の低下のないプリントが出来る。

〔実施例〕

（実施例１） 本発明の一実施例を第１図により説明する。ガラス板１
の表面に酸化インジウム膜２（厚み４００人）を形成し
、エツチングによりパターン化し。

さらに、この上に厚み２０００人のクロム蒸着膜３を形
成した後、エツチングすることにより透明電極からなる
光スイッチ部とこれを囲むように形成された不透明なり
ロム蒸着膜領域からなる電極基板が得られる１次に色フ
ィルター層６を設けるわけであるが、この方法としては
フォトリソグラフィの技術を応用した染色、蒸着、電気
メッキの技術を応用した電着、さらにはローコストの印
刷方法等が考えられる。光スイッチアレイの場合、フィ
ルター層の幅Ｉ２ｇは５０〜３００μｍ程度ときわめて
狭いため、フォトリソグラフィの技術を応用した染色法
が良く、これを適用した。電極パターン形成後、電極面
上に染色性のあるネガ型ホトレジスト膜をスピンナーに
て塗布後、フィルター層を形成するＱｇの幅で露光させ
、未露光部はリンス液を用いて除去する０次に、染色性
レジスト膜が残った基板を赤色染色液（例えば６０℃の
スミノールファストレッドＢ染色液）に授精してレジス
ト膜を赤色に染色し、しかる後タンニン酸と酒石酸アン
チモニルカリウムの各水溶液にて定着処理を行い、赤色
フィルター層６を得た。この赤色フィルター層を設けた
信号電極基板と行電極基板を用い、基板面にポリイミド
ラビング配向膜を形成後、素子化し、強誘電性液晶を封
入して液晶光スイッチアレイを得た。

光源としてグリーン色の蛍光灯（波長５４３ｎｍ）８と
上記光スイッチアレイを組合せて光透過特性を調べたと
ころ、第３図（ｃ）の領域１４には赤色フィルター層が
形成されているため、蛍光灯の光が吸収されて光スイッ
チアレイを透過せず、光透過は光スイッチ部のみとなり
高解像度が得られた。

（実施例２） 実施例１では赤のフィルター層を用いたが、黒のフィル
ター層を用いても良い。なお、光源として赤の蛍光灯を
用いた場合には緑の色フィルターを用いることにより実
施例１と同じ効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば時分割駆動液晶光スイッチアレイを透過
する光は電気信号によって開閉する光スイッチ部のみと
なるので“にじみ”や“かぶり”等のない高解像度のプ
リントが可能な強誘電性液晶光スイッチアレイを得るこ
とが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は液晶光スイ
ッチアレイを用いたプリンタヘッドの構造を示す図、第
３図は従来例を示す図、第４図はネマチック液晶を用い
たＴＮ液晶素子の光透過特性を示す図、第５図は強誘電
性液晶分子の電界応答を示す図、第６図は強誘電性液晶
素子の光透過特性を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の信号電極を設けた信号電極基板と複数の行電
   極を設けた行電極基板間に強誘電性液晶を設け、複数の
   行電極を順次選択することにより複数の光スイッチ列を
   順次動作させて、光源の光により感光体ドラムを露光さ
   せるプリンタ用時分割駆動光スイッチアレイの電極基板
   において、少なくとも一方の電極基板には光スイッチ部
   以外の領域の一部あるいは全領域に感光体の感光波長領
   域の光を吸収する色フィルター層を形成したことを特徴
   とするプリンタ用時分割駆動液晶光スイッチアレイ。 ２、光源が感光体の高感度波長領域のスペクトルを有す
   る単色光源であって、色フィルター層が光源色と補色の
   関係にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のプリンタ用時分割駆動液晶光スイッチアレイ。 ３、行電極基板において、行電極は光スイッチ部となる
   部分は透明導電膜、その他は不透明な導電膜から構成さ
   れ、行電極と行電極の間隙部には上記色フィルター層が
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプリンタ用時分割駆動液晶光スイッチアレイ。 ４、信号電極基板において、信号電極は光スイッチ部と
   なる部分は透明導電膜、その他は不透明な導電膜から構
   成され、光スイッチ列と光スイッチ列の間には上記色フ
   ィルター層が形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のプリンタ用時分割駆動液晶スイッチ
   アレイ。 ５、強誘電性液晶がカイラルスメクチツクＣ相あるいは
   カイラルスメクチツクＨ相を示す材料であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のプリンタ用時分割駆
   動液晶光スイッチアレイ。