DE3213872C2

DE3213872C2 -

Info

Publication number: DE3213872C2
Application number: DE3213872A
Authority: DE
Inventors: Kenji Aoki; Katsumori Takei; Haruo Nakamura; Yoshikazu Suwa Nagano Jp Matsushita
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1988-04-14
Also published as: DE3213872A1; JPS57171378A; US4929057A; US4671616A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrofotografischen Drucker mit Flüssigkristalleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Optische Flüssigkristalleinrichtungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind bekannt. Die Druckschriften EP-A 00 08 816 sowie EP-A 00 17 240 zeigen beispielsweise derartige Flüssigkristalleinrichtungen in Form von Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen. Die Druckschrift EP-A 00 08 816 beschreibt eine Matrixanzeigeeinrichtung mit einer Anzahl von Zeilenelektroden in Form paralleler Streifen und einer Anzahl von Spaltenelektroden, ebenfalls in Form paralleler Streifen. Jeder Kreuzungspunkt zwischen einer Zeilenelektrode und einer Spaltenelektrode stellt ein Bildelement dar, in dessen Bereich die Textur des eingeschlossenen Flüssigkristallmaterials abhängig von der anliegenden Spannung ist. Als Flüssigkristallmaterial wird ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial verwendet, das aus einem nematischen Flüssigkristall durch Zusetzen von cholesterischem Flüssigkristall erhalten wurde. Dieses Flüssigkristallmaterial besitzt eine positive dielektrische Anisotropie und weist ein Speicherverhalten auf, das beim Zeitmultiplexbetrieb der Matrixanzeigeeinrichtung ausgenutzt wird. Das Speicherverhalten zeigt sich als Hysterese in der Kennlinie der Lichtdurchlässigkeit abhängig von dem elektrischen Feld, dem das Flüssigkristallmaterial ausgesetzt wird (vgl. Fig. 1a der Druckschrift). Nimmt man an, daß eine solche Anzeigeeinrichtung n Zeilenelektroden besitzt, die beim Zeitmultiplexbetrieb zyklisch nacheinander angesteuert werden, wobei jede Zeilenelektrode mit einer Periode T angesteuert wird, dann beträgt die Ansteuerzeit für eine beliebig herausgegriffene Zeilenelektrode T/n, und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ansprechzeiten liegt eine Pausenzeit von (n-1) T/n. Diese Pausenzeit wird im Verhältnis zur Ansteuerzeit um so größer, je größer die Anzahl n der Zeilenelektroden wird. Der erwähnte Speichereffekt erlaubt es, diese Pausenzeit zu überbrücken, so daß größere Anzeigeeinrichtungen mit einer größeren Anzahl n von Zeilenelektroden gebaut werden können.

Die erwähnte Druckschrift EP-A 00 08 816 befaßt sich mit einem speziellen Problem der gegenseitigen Beeinflussung unterschiedlicher Texturen des Flüssigkristallmaterials im Bereich benachbarter Bildelemente. Eine solche, ersichtlich schädliche Beeinflussung wird durch in der Druckschrift im einzelnen beschriebene und hier nicht zu erörternde Maßnahme vermieden.

Die Ausnutzung des Speicher- oder Hysteresiseffekts cholesterischer Flüssigkristallmaterialien kommt für schnell schaltende Lichtventile nicht in Betracht.

Die Druckschrift EP-A 00 17 240 offenbart ebenfalls eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung in Matrixform mit Zeilen- und Spaltenelektroden. Diese Druckschrift befaßt sich mit einem besonderen Aufbau der Anzeigeeinrichtung, durch den eine Mehrfarbenanzeige erreicht werden soll, wobei bestimmte Muster möglichst deckungsgleich in den verschiedenen Farben anzeigbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drucker mit einem Flüssigkristallichtventil zu schaffen, das eine hohe Aufzeichnungsdichte erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Das für den Drucker verwendete Lichtventil kann mit hoher Geschwindigkeit geschaltet werden und erlaubt aufgrund der versetzten Anordnung der Mikroverschlüsse eine hohe Aufzeichnungsdichte. In Verbindung mit der Multiplexansteuerung, die anders als beim Stand der Technik nicht auf dem Effekt des kumulativen Ansprechens von Flüssigkristall beruht, lassen sich ausgezeichnete Ergebnisse erzielen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Skizze eines Druckers, bei dem ein Flüssigkristall-Lichtventil zum Einsatz kommt,

Fig. 2 den Aufbau eines Lichtsignal-Generators unter Verwendung eines Flüssigkristall-Lichtventils,

Fig. 3 und 4 den Aufbau einer Flüssigkristall-Tafel,

Fig. 5 das Frequenzverhalten der dielektrischen Anisotropie des gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Flüssigkristallmaterials,

Fig. 6 das Ansprechverhalten und die Treibersignale des erfindungsgemäß verwendeten Flüssigkristallmaterials,

Fig. 7 und 8 den erfindungsgemäßen Aufbau der Elektroden,

Fig. 9, 10, 11 und 13 Impulsdiagramme von Treibersignalen und Wellenformen, die erfindungsgemäß verwendet werden,

Fig. 12 das Ansprechverhalten von Flüssigkristallen,

Fig. 14 und 15 zur Veranschaulichung dienende Diagramme mit Treibersignalen und die jeweils durch diese erhaltenen Ergebnisse,

Fig. 16 ein Impulsdiagramm zum Veranschaulichen des zeitlichen Verhaltens der Signale,

Fig. 17, 18, 19 und 20 Darstellungen derjenigen Elemente, die die Lage der Mikroverschlüsse festlegen,

Fig. 21 den Aufbau einer Signalteilerschaltung,

Fig. 22 und 23 den Aufbau der Elektroden in der Praxis und

Fig. 24 eine Querschnittansicht der in dem Beispiel verwendeten Flüssigkristalltafel.

Der Aufbau und die Arbeitsweise eines optischen Druckers, bei dem ein Flüssigkristall-Lichtventil zum Einsatz gelangt, sind in der japanischen Patentanmeldung Nr. 55-1 41 085 (DE-OS 31 40 078) beschrieben.

Zunächst sollen die Besonderheiten des Aufbaus des Druckers und des Flüssigkristall-Lichtventils beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des genannten Druckers. Mittels eines Lichtsignal-Generators 101 werden unter Verwendung des Flüssigkristall-Lichtventils latente Bilder mit Licht auf eine fotoempfindliche Trommel 102 aufgezeichnet. Die fotoempfindliche Trommel 102 wurde zuvor durch eine Corona-Aufladevorrichtung 110 aufgeladen. Beim Schreiben der Zeichen wird das Licht entsprechend dem jeweiligen Zeichenteil nach Maßgabe des durch das Lichtventil modulierten Lichtsignals erzeugt. Hierbei wird das elektrostatische latente Bild erzeugt; dieses latente Bild wird dann durch die eine Magnetbürste aufweisende Entwicklervorrichtung 103 mit Toner entwickelt. Bei dem Entwickeln handelt es sich für gewöhnlich um eine Umkehr- Entwicklung. Danach wird das Tonerbild mittels einer Übertragungs-Corona-Entladevorrichtung 105 auf das Papier 104 übertragen und mittels einer Fixiervorrichtung 106 fixiert. Das nach der Übertragung auf der fotoempfindlichen Trommel verbleibende Tonerbild wird mittels einer Klinge 108 entfernt, und das elektrostatische latente Bild wird mittels einer die statische Aufladung auslösenden Lampe 109 entfernt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau des Lichtsignal-Generators. Der Lichtsignal-Generator enthält eine Lichtquelle 111, beispielsweise eine fluoreszierende Lampe oder dgl., das Flüssigkristall-Lichtventil 150 sowie eine Abbildungsoptik 115. Das auf einem Substrat 114 angeordnete Flüssigkristall-Lichtventil enthält eine Flüssigkristalltafel 112 und eine Flüssigkristall- Treiberschaltung 113. Das durch die Lichtquelle erzeugte Licht wird durch das Flüssigkristall-Lichtventil moduliert. Das Lichtsignal 116 wird durch die Abbildungsoptik 115 auf die fotoempfindliche Trommel 102 abgebildet. Hierzu kann eine abbildende Lichtfaseranordnung verwendet werden.

Fig. 3 und 4 zeigen den Aufbau der Flüssigkristalltafel. Sie enthält ein Glassubstrat 117 mit gemeinsamen Elektroden 119 und 120, ein Glassubstrat 118 mit Signalelektroden 121 und 122, und Abstandhalter 126, wozwischen sich abgedichtet das Flüssigkristallmaterial 125 befindet. Weiterhin sind auf beiden Seiten der Glassubstrate Polarisatorplatten 123 und 124 vorgesehen. Die gemeinsame Elektrode umfaßt die transparente Elektrode 119 und die optisch undurchsichtige Metallelektrode 120. Die Signalelektroden 121 und 122 sind transparent. Die Polarisatorplatten 123 und 124 sind derart angeordnet, daß die Polarisationsebenen zueinander senkrecht stehen. In dem aus dem transparenten Abschnitt 119 der gemeinsamen Elektrode und einer Signalelektrode bestehenden Mikroverschluß-Abschnitt wird das Licht moduliert. Ein sich durch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit auszeichnendes Flüssigkristall-Lichtventil erhält man unter Verwendung eines hochfrequenzgeeigneten cholesterischen Flüssigkristalls, den man dadurch erhält, daß man 3 Gew.-% des optisch aktiven Materials 4-(2-Methylbutyl)-4′-Cyanobiphenyl dem in Tab. 1 der DE-OS 31 40 078 aufgeführten nematischen Flüssigkristall zugibt. Fig. 5 zeigt das Frequenzverhalten der dielektrischen Anisotropie des erwähnten Flüssigkristalls. Diejenige Frequenz, bei der die dielektrische Anisotropie Null ist, wird als Nulldurchgangsfrequenz oder kritische Frequenz bezeichnet und hier mit fc abgekürzt. Die unterhalb von fc liegende, niedrigere Frequenz wird mit fl und die oberhalb von fc liegende, höhere Frequenz wird hier mit fh abgekürzt. Das Flüssigkristall- Lichtventil wird dadurch betrieben, daß Signale mit den Frequenzen fl und fh auf die Signalelektroden gegeben werden.

Fig. 6 (b) zeigt ein angelegtes Signal, und Fig. 6 (a) zeigt das dabei durch das Flüssigkristall-Lichtventil gelangende Licht. Das Signal mit fh wird innerhalb einer Zeitdauer von T₂ angelegt, und das Signal mit fl wird während einer Zeitdauer von T₃ angelegt. T₁ ist die Schreibdauer, T₂ ist die Öffnungszeit, und T₃ ist die Nichtöffnungszeit. Das Flüssigkristall-Lichtventil wird dadurch geöffnet, daß das Signal mit fh angelegt wird, während das Ventil geschlossen wird durch Anlegen des Signals mit der Frequenz fl.

Mit dem oben erläuterten Verfahren kann ein extrem schnell ansprechendes Flüssigkristall-Lichtventil erhalten werden. Wie oben erwähnt wurde, erhält man das extrem schnell ansprechende Flüssigkristall-Lichtventil nach dem oben erläuterten Verfahren. Es ist jedoch notwendig, die Mikroverschlüsse mit hoher Dichte anzuordnen, beispielsweise Zehn (10) pro 1 mm, um eine sehr gute Druckqualität zu erzielen. Demgemäß ist es beim Druck im A4-Format notwendig, die Mikroverschlüsse in einer Breite von 20 cm anzuordnen und hierzu werden 2000 Mikroverschlüsse benötigt. Hierzu brauchte man 2000 Signalelektroden, 2000 Treiberschaltungen und 2000 Anschlüsse. Demgemäß erhielte man bei der Herstellung nur einen relativ geringen Anteil korrekt funktionierender Einrichtungen, und demgemäß wären die Kosten sehr hoch. Erfindungsgemäß kann die Anzahl der Signalelektroden beträchtlich verringert werden, indem ein zeitlich verzahnter Betrieb vorgesehen wird (zeitmultiplex).

Fig. 7 und 8 zeigen ein Beispiel der Elektrodenstruktur des erfindungsgemäß verwendeten Flüssigkristall- Lichtventils. Fig. 7 zeigt ein Beispiel von zwei (2) Zeitscheiben (d. h., ein vollständiger Zyklus wird in zwei "Zeitscheiben" unterteilt), Fig. 8 zeigt ein Beispiel mit sechs (6) Zeitscheiben. Wenngleich hier nur als Beispiele Anordnungen mit zwei bzw. sechs Zeitscheiben erläutert werden, so versteht es sich, daß grundsätzlich der Betrieb mit N Zeitscheiben möglich ist, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist.

Zunächst soll das Beispiel N = 2 anhand von Fig. 7 erläutert werden. Die Elektroden zeichnen sich dadurch aus, daß die gemeinsame Elektrode in zwei Elektroden 401 und 402 unterteilt ist, die nachfolgend zur Unterscheidung als Gegenelektroden bezeichnet werden. Signalelektroden 403 bis 406 kreuzen die beiden Elektroden, so daß auf einer Signalelektrode zwei Mikroverschlüsse 410 und 411 gebildet werden. Fig. 7 zeigt vier Signalelektroden, doch wird im folgenden M (eine ganze Zahl) als Anzahl der Signalelektroden verwendet.

Fig. 8 zeigt das Beispiel mit N = 6, wobei die ursprünglich (Fig. 4) gemeinsame Elektrode in sechs Gegenelektroden 801 bis 806 unterteilt ist. Die sechs Elektroden 801 bis 806 kreuzen die Signalelektroden 811 bis 814, so daß auf einer Signalelektrode sechs Mikroverschlüsse 821 bis 826 gebildet werden.

Wie oben bereits erwähnt wurde, werden beim Betrieb mit N Zeitscheiben und Verwendung von M Signalelektroden bei N Gegenelektroden bei jeder Signalelektrode N Mikroverschlüsse gebildet, insgesamt also M × N Mikroverschlüsse.

Als nächstes soll für das Beispiel N = 2 ein Verfahren zum Treiben oder Betreiben des Flüssigkristall-Lichtventils beschrieben werden.

Fig. 9 zeigt zwei für die Gegenelektroden vorgesehene Signale C 1, C 2 für den zeitlich verzahnten Betrieb, sowie ein ON-Signal und ein OFF-Signal F on, F off zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Mikroverschlüsse. Diese Signale werden als Treibersignale bei der vorliegenden Erfindung verwendet.

501 und 502 sind die Signale C 1 bzw. C 2. Tf in C 1 ist die Schreibdauer entsprechend T ₁ in Fig. 6. Ta ist die zum Schreiben in dem Signal C 1 zugewiesene Zeit; sie entspricht der Hälfte der Zeit von Tf. Tb ist die nicht-zugewiesene Zeit zum Schreiben innerhalb des Signals C 1 und die zugewiesene Zeit zum Schreiben innerhalb des Signals C 2 im Falle N = 2. In dem Signal C 1 wird das Signal mit der Frequenz fh während der Zeitdauer Th angelegt, und das Signal fl wird während der Zeitdauer Tc 1, Tc 2 und Tc 3 angelegt. Das Signal C 2 ist bezüglich des Signals C 1 um Tf/2 verzögert. Damit ist Th = Tc 3 und Tc 1 = Tc 2.

503 und 504 sind die Signale F on bzw. F off zum Öffnen bzw. Schließen der Mikroverschlüsse. Die Abschnitte 507 im Signal F on und die Abschnitte 508 in dem Signal F off haben die Frequenz fh. Die Abschnitte 509 haben die Frequenz fl. Die Phase der hochfrequenten Signalabschnitte 505 der Auswahlsignale C 1 und C 2 zum Schreiben ist gleich der Phase der hochfrequenten Signalabschnitte 508 in dem Signal F off, und sie ist entgegengesetzt der Phase der hochfrequenten Signalabschnitte 507 in dem Signal F on. Ferner ist die Phase der niederfrequenten Signalabschnitte 506 der Auswahlsignale C 1 und C 2 zum Schreiben entgegengesetzt der Phase der niederfrequenten Signalabschnitte 509 in den Signalen F on und F off.

Bei dem Treiberverfahren gemäß der Erfindung bestehen die wichtigsten Punkte darin, daß Abschnitte 506 der niedrigen Frequenz in den Signalen C 1 und C 2 für die Gegenelektroden vorgesehen sind, und daß Abschnitte 509 der niedrigen Frequenz in den Signalen F on und F off liegen, wobei letztere Signalabschnitte die entgegengesetzte Phase wie die niederfrequenten Signalabschnitte 506 haben.

Als nächstes soll ein weiteres Beispiel einer den Signalelektroden zugeführten Signalwellenform erläutert werden. Gemäß Fig. 10 bezeichnet 422 das Signal (F on) zum Öffnen des Mikroverschlusses, und 423 bezeichnet das Signal (F off) zum Verschließen des Mikroverschlusses. F on und F off haben die halbe Periodendauer (Ta oder Tb) des Signals C 1 oder C 2 für die Gegenelektroden. Das Öffnungssignal F on wird gebildet durch einen hochfrequenten Abschnitt, dessen Dauer der Dauer (Th) des hochfrequenten Abschnitts von C 1 (oder C 2) entspricht, und der die entgegengesetzte Phase hat, sowie einen niederfrequenten Abschnitt, der die entgegengesetzte Phase hat wie der niederfrequente Abschnitt von C 1 (oder C 2). Das Schließsignal F off wird lediglich durch einen niederfrequenten Anteil gebildet, der die entgegengesetzte Phase hat wie der Abschnitt mit der niedrigen Frequenz fl des Signals C 1 (oder C 2).

Die Fig. 11 (a), (b), (c) und (d) zeigen die Spannungsverläufe an dem Mikroverschluß 410 oder 411, Anlegung der Signale C 1 und C 2 an die Elektroden 401 bzw. 402 und der Signale F on oder F off an eine Signalelektrode entsprechend den zu druckenden Daten. Fig. 12 (a), (b), (c) und (d) zeigen die optische Durchlässigkeit der Mikroverschlüsse entsprechend den gemäß den Fig. 11 (a), (b), (c) bzw. (d) angelegten Wellenformen. Auf der Abszisse in den Fig. 12 (a), (b), (c) und (d) ist die Zeit aufgetragen. Die Werte Th, Ta und Tf gemäß Fig. 12 entsprechen den Werten Th, Ta bzw. Tf in Fig. 11. Auf den Ordinaten in Fig. 12 ist jeweils die Lichtdurchlässigkeit der Mikroverschlüsse aufgetragen, wobei die Vereinbarung gilt, daß die Lichtdurchlässigkeit 100% betrage, wenn die Polarisationsebenen der zwei Polarisatorplatten parallel sind und kein Lichtventil zwischen ihnen ist. Das in Fig. 11 dargestellte Ergebnis erhält man bei einer Frequenz fh von 130 kHz, einer Frequenz fl von 5 kHz, einer angelegten Spannung von 30 V, einer Zeitdauer Tf von 2 msec, Ta von 1 msec und Th von 0,7 msec.

Die mit 430, 431, 432 bzw. 433 bezeichnete optische Durchlässigkeit entspricht den Signalspannungen bei 424, 425, 426 bzw. 427. Bei dem Treiberverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es bei N = 2 vier Arten von Wellenformen, die während einer wiederholten Periode an die Elektroden angelegt werden:

Im Falle der Signalelektrode 403 beispielsweise befinden sich die Mikroverschlüsse 410 und 411 in den vier Zuständen EIN-AUS, EIN-EIN, AUS-AUS und AUS-EIN, was den Signalspannungen 424, 425, 426 bzw. 427 gemäß Fig. 11 entspricht. Es gibt also für einen jeden Mikroverschluß je zwei Arten von angelegten Spannungen EIN und AUS, abhängig vom Zustand des benachbarten Mikroverschlusses derselben Signalelektrode. Bei dem bei dieser Erfindung verwendeten Flüssigkristall jedoch kann der Unterschied der Lichtdurchlässigkeit entsprechend dem Unterschied der jeweiligen zwei Arten von zugeführten Spannungen für EIN und AUS fast ignoriert werden, wie man aus den Fig. 12 (a) bis 12 (d) ersieht. Man kann sagen, daß kein Unterschied besteht zwischen der Lichtdurchlässigkeit gemäß dem Signal 424 einerseits und 425 andererseits sowie zwischen der Lichtdurchlässigkeit gemäß dem AUS-Signal 426 einerseits und 427 andererseits.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Flüssigkristall für einen Mikroverschluß verwendet. Daher ist es von großer Wichtigkeit, daß der Verschluß im AUS-Zustand vollständig geschlossen ist. Bei dem Treiberverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann das Licht im AUS-Zustand fast vollständig gesperrt werden.

Als nächstes soll anhand von Fig. 13 ein Beispiel mit beliebiger Zeitscheibenzahl N erläutert werden. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Fall N = 2 dadurch, daß die zugewiesene Schreibzeit Ta = Tf/N beträgt. Mit 520 ist das erste Auswahlsignal C 1 bezeichnet. Es wird gebildet durch die zum Schreiben zugewiesene Zeit Ta und die nicht-zugewiesene Zeit Tb. Ta wird seinerseits gebildet durch den Signalabschnitt 510 mit der Frequenz fh und den Signalabschnitt 511 mit der Frequenz fl. Das zweite Auswahlsignal C 2 ist das bezüglich C 1 um Tf/N verzögerte Signal, und das N-te Auswahlsignal CN ist das um ((N-1)/N) × Tf verzögerte Signal.

Als nächstes soll das konkrete Verfahren zum Schalten des Flüssigkristall-Lichtventils gemäß der Erfindung für das Beispiel N = 2 erläutert werden.

Bei dem Beispiel werden die Signale 501 und 502 an die Elektroden 401 bzw. 402 (vgl. Fig. 7) gelegt, und die Mikroverschlüsse 410 und 411 werden gemäß den Zeitverläufen T 410 und T 411 in Fig. 14 geschaltet. Ein weißer Punkt bedeutet Öffnen des Verschlusses, ein schwarzer Punkt bedeutet Schließen des Verschlusses. Die Signale F on und F off werden gewechselt und gemäß der Reihe T 403 in Fig. 14 an die Elektrode 403 gelegt, um die Mikroverschlüsse zu öffnen und zu schließen. Die dabei an den Mikroverschlüssen 410 und 411 auf tretenden Spannungen sind in Fig. 15 bei S 410 bzw. S 411 gezeigt; sie werden gewonnen durch Kombinieren der oben erwähnten Signale mit C 1 (410) und C 2 (402) mit F on bzw. F off. Darüber hinaus ist durch eine ausgezogene Linie die sich ergebende Lichtdurchlässigkeit des Verschlusses 411 und durch eine strichpunktierte Linie die sich ergebende Lichtdurchlässigkeit des Mikroverschlusses 411 dargestellt. Mit 601 ist ein Abschnitt hoher Frequenz fh bezeichnet, 602 bezeichnet einen Abschnitt niedriger Frequenz fl, 603 bezeichnet einen Abschnitt, bei dem fl und fh überlagert sind, und 406 bezeichnet einen Abschnitt, bei dem die angelegte Spannung null ist.

Die in dieser Figur die gleiche Wellenform aufweisenden Signale betragen dasselbe Bezugszeichen.

Im folgenden soll die Lichtdurchlässigkeit gemäß 620, die das Ansprechverhalten des Mikroverschlusses darstellt, erläutert werden. 610 und 611 bezeichnen das Ansprechverhalten auf die Öffnungssignale der Mikroverschlüsse 410 bzw. 411. Gemäß 610 erfolgt das Öffnen in Abhängigkeit des fh-Abschnitts 601 und das Schließen in Abhängigkeit des fl-Abschnitts 602. Gemäß 610 erfolgt das Öffnen und Schließen während der Zeit Ta, die in C 1 dem Schreibvorgang zugeordnet ist, und zwar ebenso wie bei 611. Das Ansprechverhalten 612 bzw. 613 ist durch die Schließsignale bestimmt. 612 und 613 bezeichnen jeweils ein Ansprechverhalten, bei dem ein geringes Öffnen des Mikronverschlusses in Abhängigkeit des Abschnitts 604 erfolgt, bei dem die Spannung null ist; es erfolgt jedoch ein Schließen in Abhängigkeit des fl -Abschnitts 602. Auf diese Weise kann der Schließzustand aufrechterhalten werden. Weiterhin werden die Mikroverschlüsse ansprechend auf das Signal im Abschnitt 603, bei dem fl und fh überlagert sind, geschlossen gehalten. Das Ansprechverhalten des Mikroverschlusses gemäß 620 in Fig. 15 kann durch Verwendung des Flüssigkristallmaterials erhalten werden, wenn die Spannung V 1 30 V bei 35° C beträgt. Die Schreibdauer Tf beträgt 2 msec, die Dauer Th beträgt 0,8 msec, und die Zeitdauer Tc 1 beträgt 0,2 msec.

Im folgenden sollen das Treiberverfahren und das Ansprechverhalten der Mikroverschlüsse gemäß der Erfindung erläutert werden. Ferner werden die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung erklärt. Das völlig neue Flüssigkristall-Lichtventil, welches mittels des Flüssigkristall- Elements nach dem Stand der Technik nicht realisiert werden konnte, kann man dadurch erhalten, daß das oben erwähnte Flüssigkristall-Material verwendet wird und das erfindungsgemäße, zeitlich verzahnt arbeitende Treiberverfahren angewendet wird. Das erwähnte Flüssigkristallmaterial setzt sich zusammen aus dem nematischen Flüssigkristall, dem ein optisch aktives Material zugegeben wird, nämlich cholesterisches Flüssigkristallmaterial, welches die dielektrische Relaxation im Niederfrequenzbereich hervorruft, d. h. daß im Niederfrequenzbereich eine kritische Frequenz (fc) existiert, unterhalb derer die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristallmaterials positiv und ober halb derer sie negativ ist. Das wichtigste Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Ansprechen dadurch innerhalb der dem Schreibvorgang zugewiesenen Zeit (Ta) abgeschlossen werden kann, daß die niederfrequenten Abschnitte 602 vorgesehen werden. Hierdurch ist der gesamte zeitlich verzahnte Betrieb verfügbar. Im Hinblick auf den oben erwähnten Gesichtspunkt ist von Bedeutung, daß die Phasen der mit 506 und 509 bezeichneten fl- Abschnitte in Fig. 9 entgegengesetzt sind. Es kann auch fl anstelle von fn in dem Abschnitt 508 verwendet werden.

Als nächstes werden die Treiberschaltung und das Signalübertragungsverfahren des Flüssigkristall-Lichtventils sowie die Anordnung der Mikroverschlüsse erläutert. Das zeitlich verzahnt arbeitende Verfahren (Time-Sharing- Verfahren) unterscheidet sich von dem konventionellen statischen Verfahren. Bei dem statischen Betrieb gemäß Fig. 16 werden die Daten einer Druckzeile durch den Taktimpuls 308 während der Schreibdauer Tf übertragen und im Verlauf des Einschreibimpulses 309 zwischengespeichert. Andererseits werden im zeitlich verzahnten Betrieb die Daten einer Druckzeile in zwei Hälften unterteilt, und die Daten werden durch das Taktsignal 702 in den Zeiten Ta und Tb übertragen. Letztgenannte Zeiten entsprechen der Hälfte der Schreibdauer Tf. Die Übertragung erfolgt derart, daß die Daten den Auswahlzeiten der Signale C₁ bzw. C₂ entsprechen. Dann werden die Daten im Zuge des Einschreibimpulses 701 zwischengespeichert und geschrieben. Daher werden die jeweiligen Mikroverschlüsse dadurch betätigt, daß das Umschalten während der Schreibdauer Tf zweimal wechselt.

Andererseits werden im Fall des Schreibens im zeitlich verzahnten Betrieb bei der Öffnungsanordnung gemäß Fig. 4 die Positionen der auf das fotoempfindliche Material geschriebenen Punkte um einen halben Abstand verschoben in Transportrichtung des fotoempfindlichen Materials, welches zwischen dem in der ersten Hälfte und der zweiten Hälfte der einen Zeitdauer geschriebenen Abschnitt fortschreitet, und es ist nicht möglich, in Querrichtung eine gerade Zeile zu schreiben.

Wie nun in Fig. 17 gezeigt ist, sind die Elektroden 401 und 402, die Signalelektroden 403 und die Mikroverschlüsse 410 und 411 in oben beschriebener Weise angeordnet und werden in der oben beschriebenen Weise getrieben. Das fotoempfindliche Material wird in die durch einen Pfeil kenntlich gemachte Richtung transportiert (Richtung von 411 nach 410). Wenn das in Fig. 18 mit 906 bezeichnete Signal entsprechend dem oben erläuterten Verfahren an die Signalelektrode 403 gelegt wird, so sind die tatsächlich durch Kombination mit den Signalen C 1 und C 2 an die Mikroverschlüsse 411 und 410 gelegten Signale diejenigen Signale, die in der Zeichnung mit 907 bzw. 908 bezeichnet sind. 909 und 914 bezeichnen die durch C 1 bzw. C 2 ausgewählten Zeitabschnitte. 910 und 913 sind nichtausgewählte Zeitabschnitte. 909, 911 und 912 sind Signalwellenformen, die dem Zustand EIN, EIN bzw. AUS entsprechen. Die Signal-Wellenformen 914, 915 und 916 entsprechen den Zuständen AUS, EIN bzw. AUS. Der Abstand zwischen den Mikroverschlüssen 411 und 410 ist mit l bezeichnet, ein Schreibzyklus hat die Zeitdauer T 1, und die Transportgeschwindigkeit des fotoempfindlichen Materials ist als V bezeichnet. Im Fall l = 0 werden beim Schreiben einer Linie in Querrichtung die Seite an Seite liegenden Mikroverschlüsse EIN- geschaltet, jedoch werden Mikroverschlüsse, die auf derselben Signalelektrode liegen, beispielsweise 411 und 410, in den Zeitabschnitten 911 bzw. 915 eingeschaltet. 915 ist bezüglich 911 um T ½ verschoben, und das fotoempfindliche Material rückt um T 1 V/ 2 vor. Somit sind die zwei Punkte in Transportrichtung um ½ T 1 V verschoben.

Fig. 19 (a) veranschaulicht den oben erläuterten Zustand. Innerhalb der Zeit T 1 rückt das fotoempfindliche Material um einen Mikroverschluß bzw. T 1 · V vor. Somit werden auf dem fotoempfindlichen Material die Punkte im Abstand T 1 V gebildet, und benachbarte Punkte sind notwendigerweise um ½ T 1 V, nämlich um einen halben Abstand verschoben. Daher können Punkte ohne Streuung, wie es in Fig. 19 (b) gezeigt ist, dadurch erhalten werden, daß die Mikroverschlüsse um einen Abstand l = T 1 V/ 2 versetzt angeordnet werden (im Fall von N = 2).

Wie oben erwähnt wurde, ist der Wert von l frei wählbar, wenn nur die Bedingung l = (m + ½) · T 1 V erfüllt ist, wobei m eine ganze Zahl ist. Die aneinandergrenzenden Punkte werden um T 1 · V/N verschoben, falls eine zeitlich verzahnte Verarbeitung mit N Zeitscheiben erfolgt. Somit ergeben sich bei der Anordnung gemäß Fig. 20 die jeweiligen Abstände l der Mikroverschlüsse 821 bis 826, die N-fach nebeneinanderliegen, zu l = (m + 1/N) · T 1 V. Mit 801 bis 806 sind die Gegenelektroden bezeichnet, mit 813 eine der Signalelektroden.

Bei dem Beispiel beträgt die Schreibdauer T 1 2 msec, mit einem ½-Zeitscheibenbetrieb. Die Geschwindigkeit des fotoempfindlichen Materials beträgt V = 5 cm/sec, und m hat den Wert 2. Diese Werte wurden zwecks einer einfachen Konstruktion der Tafel und des Mikroverschluß- Bereichs gewählt. Aus diesen Werten ergibt sich 1 = 250 µm. In diesem Fall müssen die Punkte von gegeneinander versetzten Mikroverschlüssen gezielt um zwei Zeilen gegeneinander verzögert geschrieben werden, so daß der eine Teil der Daten verzögert geschrieben wird, damit die Daten geschriebener benachbarter Punkte zusammenpassen.

Fig. 21 zeigt ein Beispiel einer Schaltung zum Verzögern der Daten. Die aus der Schnittstelle 650 kommenden seriellen Daten werden unter Steuerung der von dem Steuerblock 651 abgegebenen Taktimpulse 652 und die invertierten Impulse vom Negator 654 in die Schieberegister 655 und 657 eingegeben. Die in dem Register 655 gespeicherten Daten werden in dem Zwischenspeicher 656 durch das Zwischenspeichersignal 653 zwischengespeichert. Derweil werden die in dem Register 657 gespeicherten Daten über die Schieberegister 658 und 659 geleitet und dann in dem Zwischenspeicher 660 zwischengespeichert. Gemäß dem oben geschilderten Verfahren wird ein Teil der Daten um zwei Zeilen verzögert. Wie oben erwähnt wurde, kann durch die erfindungsgemäße Anordnung der Mikroverschlüsse die Schwankung von Bildern, die dann auftritt, wenn die aus einem Flüssigkristall- Lichtventil bestehende Lichtschreibeinheit zeitlich verzahnt betrieben wird, verringert werden, so daß eine sehr gute Druckqualität erreicht werden kann.

Fig. 22 zeigt ein Beispiel eines Musters einer Flüssigkristalltafel. Fig. 22 (a) veranschaulicht die auf dem zweiten Glassubstrat ausgebildete Signalelektrode 950, wobei die durch Schraffierung kenntlich gemachten Abschnitte 951 Metallschichten zum Sperren des Lichts darstellen. Mit Ausnahme der Bereiche 951 sind die Elektroden transparent. Die Elektrodenanschlüsse erstrecken sich senkrecht in Längsrichtung, und zwar kammartig ineinandergreifend (inter-digitally). Der Abstand P 1 zwischen den Elektroden auf der einen Seite beträgt 400 µm, und auf einer Seite befinden sich 500 Elektroden. Somit kann die Zuverlässigkeit der Elektrodenanschluß- Verdrahtung einer solchen hohen Dichte durch den erwähnten Aufbau verbessert werden. Der Abstand zwischen den benachbarten Elektroden beträgt in der Nähe der Mittellinie 953 10 µm. Fig. 22 (b) zeigt die auf dem ersten Glassubstrat gebildeten Gegenelektroden. Sie sind in die Bestandteile 954 und 955 unterteilt, welche symmetrisch bezüglich der Mittellinie 957 angeordnet sind, wobei der Abstand 958 10 µm beträgt. Der durch Schraffierung kenntlich gemachte Abschnitt stellt metallische Elektroden dar. Die Mikroverschlüsse 956 werden durch die transparenten Elektroden gebildet. In einem Abstand von 100 µm sind 2000 Mikroverschlüsse zickzackförmig angeordnet (auf einer Seite befinden sich 1000 Mikroverschlüsse im Abstand von 200 µm). Fig. 22 (c) zeigt, wie die beiden Glassubstrate derart überlappt angeordnet sind, daß die Mittellinien 953 und 957 miteinander fluchten. Das Licht wird durch den mit Schraffur kenntlich gemachten Abschnitt gesperrt, und das durch den Mikroverschluß 961 gelangende Licht wird moduliert.

Es ist nicht wünschenswert, daß die Lichtstreuung aus dem nicht zu dem Mikroverschluß gehörigen Abschnitt Hintergrund-Störsignale verursacht. Die Lichtstreuung aus dem Abstand 958 zwischen den beiden Gegenelektroden ist jedoch unvermeidlich. In der Praxis können die eine Lichtstreuung hervorrufenden Teile so klein gehalten werden, daß beim praktischen Gebrauch der Anordnung keine Probleme auftreten; dies geschieht durch Maskieren eines Teils 951 der Signalelektrode mit Metall, um die Lichtstreuung auf ein Minimum zu reduzieren, damit in der Praxis keine störenden Einflüsse vorhanden sind. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Tafel derart aufzubauen, daß das Intervall zwischen den Signalelektroden bezüglich des Lichtstreuabschnitts 962 einer gewissen Grundfläche ein Maximum wird, damit eine Seite der Signalelektrode die Mittellinie im rechten Winkel schneidet.

Des weiteren kann beim Kombinieren des zweiten Glassubstrats mit dem ersten Glassubstrat die Fehlergrenze günstig gehalten werden, indem man die Signalelektrode 950 mit Ausnahme des lichtundurchlässigen Abschnitts 951 als transparente Elektrode ausbildet, so daß die Anzahl brauchbarer Werkstücke in einer Produktionsreihe erhöht werden kann.

Weiterhin ist beim ½-Time-Sharing-Betrieb der Abstand l (s. Fig. 22 (b)) der beiden Reihen von zickzackförmig angeordneten Mikroverschlußfeldern durch die Schreibgeschwindigkeit und die Übertragungsgeschwindigkeit des fotoempfindlichen Materials begrenzt, damit der geschriebene Punkt nicht um einen halben Abstand verschoben wird, nämlich um den Abstand des geschriebenen Punkts in Transportrichtung des fotoempfindlichen Materials. In diesem Beispiel erfolgt das Schreiben mit einem Abstand von 100 µm, so daß l = 250 µm. Somit reicht es aus, die Daten für die eine Seite der Mikroverschlüsse um zwei Zeilen zu verzögern, und die Grenze für die Auslegung der Tafel erhöht sich.

Fig. 23 zeigt den Grundriß der gesamten Signalelektrode. Die Abmessungen der Tafel nach diesem Beispiel sind in der Zeichnung (in mm) eingetragen. Wird die Tafel ausschließlich durch die transparenten Elektroden gebildet, so wird die Impedanz der Anschlüsse größer, so daß sie nicht vernachlässigbar ist. Daher wird gemäß Fig. 23 in einigen Abschnitten des Anschlusses eine Metallschicht vorgesehen, um die Anschlußimpedanz herabzusetzen. Es ist sichergestellt, daß die erfindungsgemäße Elektrodenform zu einer hohen Produktionsausbeute der Flüssigkristalltafel sowie zum Verbessern der Zuverlässigkeit beiträgt, wobei gleichzeitig eine hohe Qualität und eine hohe Auflösung gewährleistet sind. Die Erfindung schafft somit ein Flüssigkristall-Lichtventil für eine Lichtschreibeinheit hoher Leistungsfähigkeit, wobei das Lichtventil kostengünstig hergestellt werden kann.

Als nächstes soll ein erfindungsgemäß ausgebildeter Drucker beschrieben werden.

Fig. 24 zeigt den Querschnitt einer Flüssigkristalltafel im Versuchsaufbau. Die Struktur der Tafel ist grundsätzlich dieselbe wie in Fig. 3. Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 war jedoch nur eine gemeinsame Elektrode vorgesehen. In Fig. 24 sind dafür zwei Gegenelektroden für zwei Schreib-Auswahlsignale 401 und 402 vorgesehen. Bei dem Flüssigkristall in dem Versuchsaufbau handelt es sich um nematischen Flüssigkristall, dem 3 Gew.-% 4-(2-Methylbutyl)-4′-Cyanobiphenyl zugegeben sind. Auf die Oberfläche des Glassubstrats ist eine Schicht E-Silan als Orientierungsmaterial aufgetragen und calciniert, so daß die Flüssigkristallmoleküle sich parallel zum Glassubstrat orientieren können. In Richtung 131 und 130 (s. Fig. 24) ist die Oberfläche mit einem Schmiermittel bzw. fettfreien Baumwolltuch gerieben. Die Markierung 131 zeigt die diesseitige Richtung auf der Zeichenebene. Der Tafelabstand 132, innerhalb dessen der Flüssigkristall eingeschlossen ist, ist zwischen 5,1 und 5,5 µm groß. Der Druck eines Bildes erfolgt unter Verwendung der oben beschriebenen Flüssigkristalltafel. Die Umgebungstemperatur des Flüssigkristall- Lichtventils wird so gesteuert, daß sie zwischen 35° C und 40° C liegt. Die Signalspannung V 1 wird auf 30 V eingestellt, fl beträgt 2 kHz, fh beträgt 120 kHz, und die Zeitspanne Tf wird auf 2 msec eingestellt. Als Lichtquelle dient eine Fluoreszenzlampe hoher Lichtstärke, wobei das fluoreszierende Material der Formel CeMgAl₁₁O₁₉ : Tb³⁺ entspricht. Bei dem fotoempfindlichen Material handelt es sich um Se, dem Te als Empfindlichmacher zugegeben ist. Die Oberflächengeschwindigkeit der fotoempfindlichen Trommel, an der die jeweiligen Teile der Vorrichtung gemäß Fig. 1 angeordnet sind, beträgt 5 cm/sec. Wenn die Signale gemäß der Erfindung an das Flüssigkristall-Lichtventil angelegt werden und das Flüssigkristall-Lichtventil durch zeitlich verzahnte Signale entsprechend der Erfindung geschaltet wird, erfolgt das Drucken des Bildes ansprechend auf die Schaltsignale.

Claims

1. Elektrofotografischer Drucker, bei dem mit Hilfe einer Licht-Mikroverschlüsse bildenden Flüssigkristall- Einrichtung Licht zur Belichtung einer lichtempfindlichen Fläche nach Maßgabe jeweiliger Druckmuster moduliert wird, umfassend
eine Flüssigkristallzellenanordnung mit einer ersten und einer zweiten transparenten Platte (117, 118), zwischen denen ein Flüssigkristallmaterial (125) eingeschlossen ist,
eine erste Elektrodenanordnung (401, 402), die an der Innenfläche der ersten Platte (117) ausgebildet ist,
eine zweite Elektrodenanordnung, die in Form von M (M < 1) beabstandeten, zueinander parallelen zweiten Elektroden (403) an der Innenfläche der zweiten Platte (118) ausgebildet ist, wobei die Platten (117, 118) relativ zueinander so angeordnet sind, daß die zweiten Elektroden (403) in der Draufsicht die erste Elektrodenanordnung (401, 402) kreuzen,
lichtundurchlässige Mittel (120), die zur Bildung der Licht-Mikroverschlüsse (410, 411) transparente Zonen an den Stellen aufweisen, wo die zweiten Elektroden (403) in der Draufsicht die erste Elektrodenanordnung (401, 402) kreuzen, und
eine Treiberschaltung, die an die erste und an die zweite Elektrodenanordnung angeschlossen ist, um an diese Signale zum optischen Schalten der Licht-Mikroverschlüsse anzulegen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Elektrodenanordnung N (N < 1) erste Elektroden in Form beabstandeter paralleler Streifen aufweist, daß die Treiberschaltung an die Elektrodenanordnungen Signale anlegt, durch welche die Licht-Mikroverschlüsse im Zeitmultiplexbetrieb gesteuert werden, und
daß die transparenten Zonen der lichtundurchlässigen Mittel (120) diagonal über die Breite der zweiten Elektroden (403) gegeneinander versetzt sind und sich längs den ersten Elektroden (401, 402) bei jeder kreuzenden zweiten Elektrode (403) wiederholen derart, daß die Licht-Mikroverschlüsse (410, 411) in Zickzackform im wesentlichen längs einer Linie angeordnet sind, die quer zur Transportrichtung der lichtempfindlichen Fläche verläuft und der Abstand 1 zwischen den Mittelpunkten benachbarter transparenter Zonen im Bereich benachbarter erster Elektroden (401, 402) in der Transportrichtung l = (m + 1/N) · V · T _f beträgt, worin V die Transportgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Fläche, T _f eine Schreibperiode und m eine ganze Zahl ist.

2. Drucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden (950) wie kammartige ineinander greifende Finger angeordnet sind (Fig. 22).

3. Drucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die linear angeordnete Lücke (958) zwischen ersten Elektroden (954, 955) und die Seiten des sie kreuzenden Abschnitts der zweiten Elektroden (950) orthogonal angeordnet sind.

4. Drucker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücke (958) zwischen ersten Elektroden weniger als 20 µm groß ist.