JP2005099568A - 光制御装置、像生成装置、光シャッター及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膜状の可動部材を変形させることで光の通過及び（又は）反射等を制御する光制御装置であって、該膜状可動部材として含水イオン交換膜を利用した場合の利点が活かされ、しかも、長期にわたり所期の光制御を行える信頼性の高い光制御装置、これを利用した光シャッター、像生成装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 含水イオン交換膜１３を絶縁性オイル１２に浸すか、或いは含水イオン交換膜１３表面を絶縁性オイル含浸膜１７で被覆した部材を可動部材として用いる光制御装置１又は４並びにこれを利用した光シャッターＳ、像生成装置ＩＤ、画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は膜状の可動部材を変形させることで光の通過及び（又は）反射等を制御する光制御装置並びに該光制御装置を利用した像生成装置、光シャッタ及び該光シャッタを画像露光用光シャッターとして採用した画像形成装置に関する。

従来、膜状の可動部材を物理的に動作させることで光の通過及び（又は）反射等を制御する光制御装置やこれを利用した像生成装置等が知られている。

例えば特開平８−７６７００号公報は、所定色（例えば白色）の固定部材上に該固定部材の色とは異なる１枚の可動フィルム（例えば黒色の可動フィルム）又は２枚以上の着色可動フィルム（例えばシアン、マゼンタ、イエローの３層の透明可動フィルム）であって各一端が基板に支持されたものを重ねてなる複数の画素を配列し、それら画素における可動フィルムを静電気力で選択的にフィルム面方向に移動させることで光の通過や反射を制御して各画素に所定の色を表示させて画像を形成することを開示している。

特開平１１−７２７２２号公報は、透明基板上に遮光性の膜状の片持梁部材を配置し、該片持梁部材をバイメタル方式で撓曲させたり、伸ばしたりする構造としたり、自身の復元性と静電気力で撓曲したり伸びたりする構造のものとすることで光シャッターを形成することを開示しており、さらに、かかる片持梁部材を有する画素を複数配列して画像を表示させることを開示している。

また、特開２００３−２００６１２号公報は、例えばイオン交換膜を片持支持等の態様で支持させてなる画素を複数配列した像生成装置、該像生成装置を利用した画像形成装置や画像表示装置を開示している。該像生成装置によると、それら画素を構成している複数の含水イオン交換膜に選択的に電圧を印加することで該イオン交換膜の両面に電位差を生じさせ、該電位差によりイオン交換膜を変形させ、それにより光の通過や反射を制御して像を生成することができる。

特開平８−７６７００号公報 特開平１１−７２７２２号公報 特開２００３−２００６１２号公報

しかしながら、特開平８−７６７００号公報や特開平１１−７２７２２号公報に開示さているように片持ち支持された膜状の部材を静電気力で十分に、容易に変形させるには、該膜状部材をある程度長くしなければならない。そうすると、動作速度がそれだけ遅くなる。特開平１１−７２７２２号公報に開示されているバイメタル方式で駆動する片持梁部材は、バイメタルの変形率が低く、それだけ光の利用効率が悪くなり、画像コントラストが低くなる。

また、膜状部材を静電気力で変形等の動作をさせるには、該部材に高電圧を印加する必要があり、それだけ高価につく。バイメタル構造の部材を変形させる場合は、前者ほどの高電圧は要求されないもののさらなる低電圧駆動への改善の余地がある。

この点、特開２００３−２００６１２号公報が開示する像生成装置は、両面間の電位差により変形し得るイオン交換膜を利用するものであるため、膜状部材を静電気力で変形等させる装置に比べるとイオン交換膜はそれほど長くしなくても低電圧駆動で、従ってそれだけ安価に、また、十分に、速く変形させることができ、十分に変形させ得ることで光の利用効率もよい。

しかしながら、特開２００３−２００６１２号公報が開示する像生成装置では、イオン交換膜に含ませる水が装置の使用を重ねるうちに蒸発していき、次第に電位差による変形能を失っていく。この点、同公報は、含水イオン交換膜を水に浸した状態で使用することも開示しているが、かかるイオン交換膜を囲む水とても、装置の使用を重ねるうちに次第に蒸発により失われていく。

そこで本発明は、膜状の可動部材を変形させることで光の通過及び（又は）反射等を制御する光制御装置であって、該膜状可動部材として含水イオン交換膜を利用した場合の利点が活かされ、しかも、長期にわたり所期の光制御を行える信頼性の高い光制御装置を提供することを課題とする。

また本発明は、低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、高コントラストで像を生成でき、しかも長期にわたり所望の像を生成できる信頼性の高い像生成装置を提供することを課題とする。

また本発明は、低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、光の利用効率がよく高コントラストで光像を生成することができ、しかも長期にわたり所望の動作信頼性を維持できる光シャッターを提供することを課題とする。

さらに本発明は、かかる光シャッターを採用した新規且つ有用な画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するため次の光制御装置、像生成装置、光シャッター及び画像形成装置を提供する。

〔１〕光制御装置
本発明は次の四つのタイプの光制御装置を提供する。
（１−１）第１の光制御装置
間隔をあけて対向配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の板体及び該一対の板体の周縁部間を閉じる部材を含む閉じられたケースと、
前記ケース内に収容された電気絶縁性オイルと、
前記ケース内に収容されて前記電気絶縁性オイルに浸されるとともに該ケースに支持された含水イオン交換膜と、
前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該含水イオン交換膜を変形させる電圧印加手段とを備えており、
前記含水イオン交換膜は前記ケースへ入射してくる光の進行を制御するように変形可能に該ケースに支持されており、前記電圧印加手段は該光の進行制御を行うように該含水イオン交換膜を変形させる光制御装置。

第１の光制御装置の含水イオン交換膜の支持態様としては次のものを例示できる。
(1-1-1) 前記含水イオン交換膜は、非変形時には該含水イオン交換膜の前記光進行制御に携わる部分が前記一対の板体のうちいずれかの板体に沿って位置し、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記電位差に応じて該板体とは反対側の板体の方へ撓曲するように前記ケースに支持されている（片持ち支持態様）。
(1-1-2) 前記含水イオン交換膜は、非変形時には該含水イオン交換膜の前記光進行制御に携わる部分が前記一対の板体のうちいずれかの透光性の板体に該板体から距離をおいて臨み、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記電位差に応じて変形し該板体へ接近又は接触するように前記ケースに支持されている。

前者(1-1-1) の支持態様の場合、含水イオン交換膜の非変形時に、含水イオン交換膜を該膜が沿う前記板体の方へ引き寄せる電界を形成する吸引電界形成手段を備えていてもよい。 これにより、非変形時の含水イオン交換膜の光入射側表面の状態（該表面の少なくとも一部が着色されているか、光反射面か等）をより明瞭に見せることができ、また、遮光をより確実に行える。また、電気絶縁性オイルは吸引電界印加時に水のように電気分解して不都合が生じることもない。

（１−２）第２の光制御装置
表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆された含水イオン交換膜からなる膜状可動部材と、
前記膜状可動部材を、入射してくる光の進行を制御するように変形可能に支持する支持部材と、
前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該イオン交換膜を変形させることで前記膜状可動部材を前記光の進行制御を行うように変形させる電圧印加手段と
を備えている光制御装置。

第２の光制御装置の含水イオン交換膜の支持態様としては次のものを例示できる。
(1-2-1) 前記膜状可動部材の近くに板体が配置されており、該膜状可動部材は、非変形時には該板体に沿って位置し、前記電圧印加手段による前記含水イオン交換膜への電圧印加時には、前記電位差に応じて該板体から離反するように撓曲可能に前記支持部材に支持されている（片持ち支持態様）。
(1-2-2) 前記膜状可動部材の近くに板体が配置されており、前記膜状可動部材は、非変形時には該膜状可動部材の前記光進行制御に携わる部分が該板体に該板体から距離をおいて臨み、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記電位差に応じて変形し該板体へ接近又は接触するように前記支持部材に支持されている。

第２の光制御装置においても、前者(1-2-1) の可動部材支持態様を採用する場合、膜状可動部材の非変形時に、膜状可動部材を該膜が沿う前記板体の方へ引き寄せる電界を形成する吸引電界形成手段を備えていてもよい。これにより、非変形時の含水イオン交換膜の光入射側表面の状態をより明瞭に見せることができ、また、遮光をより確実に行える。

第１及び第２のいずれの光制御装置も、光の通過及び（又は）反射等を制御する変形能のある膜状の可動部材として含水イオン交換膜を採用し、その両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該イオン交換膜を変形させることで入射してくる光の進行の制御（光の通過及び（又は）反射等の制御）を行える。

すなわち、含水イオン交換膜を前記電位差に応じて適度に変形させたり、該膜を変形させないままとしたりして、第１装置では含水イオン交換膜の、第２装置では膜状可動部材の光入射側表面の状態（該表面の少なくとも一部が着色されているか、光反射面か等）に応じて色表示したり、光反射したりでき、また、第１装置では含水イオン交換膜周囲の電気絶縁性オイルが着色されているときは、それによって色表示することもできる。

また、第１装置においては、含水イオン交換膜の支持態様として前記(1-1-1) の片持ち支持態様を採用するとともにケースを構成する一対の板体及び絶縁性オイルをいずれも透光性を有するものとし、第２装置においては膜状可動部材の支持態様として前記(1-2-1) の片持ち支持態様を採用し（膜状可動部材近くに前記板体が配置されているときは、さらに該板体を透光性を有するものとし）、含水イオン交換膜を前記電位差に応じて適度に変形させたり、該膜を変形させないままとしたりして、入射光を所定の程度に多く或いは少なく通過させたり、遮ったりでき、光シャッターの機能を持たせることができる。

いずれにしても、かかる含水イオン交換膜の変形は低電圧の印加で、従ってそれだけ安価に行うことができ、また、変形量大きく変形させることができるとともに速く変形させることができる。さらに、変形量大きく変形させることができるので、それだけ光の利用効率がよい。このように第１、第２の光制御装置は低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、光の利用効率がよい。

しかも、第１の光制御装置では含水イオン交換膜は電気絶縁性オイルに浸されているので、また、第２の光制御装置では含水イオン交換膜表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆されているので、含水イオン交換膜からの水分の蒸発が抑制され、従ってそれだけ長期にわたり所期の光制御を行うことができ、信頼性が高い。

（１−３）第３の光制御装置
間隔をあけて対向配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の板体と該一対の板体の周縁部間を閉じる部材とを含む閉じられたケースと、
前記ケース内に収容された電気絶縁性オイルと、
前記ケース内に収容されて前記電気絶縁性オイルに浸されるとともに該ケースに支持された含水イオン交換膜と、
前記一対の板体のうちいずれかの透光性の板体と前記含水イオン交換膜との間に配置され前記ケースに支持された可撓性部材と、
前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該含水イオン交換膜を変形させることで前記可撓性部材を変形駆動する電圧印加手段とを備えており、
前記含水イオン交換膜及び前記可撓性部材は、該含水イオン交換膜により該可撓性部材を駆動して前記ケースへ入射してくる光の進行を制御できるように変形可能に該ケースに支持されており、前記電圧印加手段は該光の進行制御を行うように該含水イオン交換膜を変形させる光制御装置。

（１−４）第４の光制御装置
表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆された含水イオン交換膜からなる膜状可動部材と、
前記膜状可動部材の近くに配置された透光性を有する板体と、
前記膜状部材と前記板体との間に配置された可撓性部材と、
前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該含水イオン交換膜を変形させて前記膜状可動部材を変形させることで前記可撓性部材を変形駆動する電圧印加手段とを備えており、
前記膜状可動部材及び前記可撓性部材は、該膜状可動部材により該可撓性部材を駆動して入射してくる光の進行を制御できるように変形可能に配置されており、前記電圧印加手段は該光の進行制御を行うように前記含水イオン交換膜を変形させる光制御装置。

第３及び第４のいずれの光制御装置も、含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて、第３装置では含水イオン交換膜を、第４装置では膜状可動部材を変形させることで可撓性部材を変形駆動して光の通過及び（又は）反射等の制御を行える。

すなわち、含水イオン交換膜或いは膜状可動部材を変形させないままとしたり、前記電位差に応じて適度に変形させたりすることで、該含水イオン交換膜或いは膜状可動部材により駆動される可撓性部材と板体との距離を適度に調整したり、可撓性部材を板体に実質上当接させたりして、該板体から可撓性部材表面への光路距離を制御し、可撓性部材表面の状態（該表面の少なくとも一部が着色されているか、光反射面か等）や、第３装置では可撓性部材と板体との間の電気絶縁性オイルが着色されているか透明か等に応じて、所定の色を濃く、或いは薄く見せたり、見せなかったり、或いは光反射の程度を制御する等できる。

第３、第４の光制御装置では、含水イオン交換膜の変形は低電圧の印加で行うことができ、また、変形量大きく変形させることができるとともに速く変形させることができる。従って、可撓性部材を低電圧駆動で変形量大きく変形させることができるとともに速く変形させることができる。このように第３、第４の光制御装置は低電圧駆動可能であり、駆動速度が速い。

しかも、第３の光制御装置では含水イオン交換膜は電気絶縁性オイルに浸されているので、また、第４の光制御装置では含水イオン交換膜表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆されているので、含水イオン交換膜からの水分の蒸発が抑制され、従ってそれだけ長期にわたり所期の光制御を行うことができ、信頼性が高い。

第３、第４の光制御装置において電気絶縁性オイル含浸膜で被覆される含水イオン交換膜の表面は、該イオン交換膜の実質上全表面であっても、オイル含浸膜で被覆可能の範囲の表面だけでもよい。しかし、水分の蒸発をできるだけ抑制するうえで、電気絶縁性オイル含浸膜は少なくとも含水イオン交換膜の両表面のできるだけ広い範囲にわたって被覆されていることが好ましい。

〔２〕像生成装置
本発明は次の四つのタイプの像生成装置を提供する。
（２−１）第１の像生成装置
前記（１−１）の光制御装置であって、前記含水イオン交換膜が前記ケース内に２次元に複数配列されている光制御装置と、
該複数の含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
を備えた像生成装置。

この像生成装置では、含水イオン交換膜が２次元に複数配列されており、各含水イオン交換膜が存在する部位が画素として機能する。画素を構成する含水イオン交換膜には、前記制御手段による制御下に、生成すべき像に応じて選択的に電圧が印加される。含水イオン交換膜は印加される電圧（従って含水イオン交換膜両表面間の電位差）に応じて選択的に変形し、それにより像生成装置全体として像が生成される。

例えば、含水イオン交換膜の、ケースへの光入射側の面の少なくとも一部に白、黒或いは他の色に着色を施したり、含水イオン交換膜を取りまく電気絶縁性オイルに着色しておくことにより、含水イオン交換膜表面の色とオイルの色とにより像を生成できる。また例えば含水イオン交換膜周囲のオイルを透光性オイルとし、透光性板体側からケース内へ光入射するようにして反対側板体に黒色等の着色を施こしたり黒色等の層を設けると、含水イオン交換膜表面の色と反対側板体の色とによる像を生成することができる。含水イオン交換膜の変形程度を制御して階調表示することも可能である。

また、表面の色を緑色、青色、赤色とした３種類の含水イオン交換膜を一組としてこれを複数組採用することでカラー像表示も可能である。
従って、かかる像生成装置は画像表示装置として利用できる。

また、含水イオン交換膜の光入射側表面の少なくとも一部を光反射能の大きい白色面や鏡面状の面等の光反射面とすることで光反射による光像を形成することもできる。
このように含水イオン交換膜の光入射側表面の少なくとも一部を光反射面とした像生成装置は、スクリーンへの光像投影用の像生成装置として利用できる。なお、光像投影にあたり、像生成装置を例えば像投影用レーザ光で走査するような場合は、含水イオン交換膜は２次元に複数配列されていてもよいし、ラインアレイ状に複数配列されていてもよい。

第１の像生成装置においても、各含水イオン交換膜の支持態様として前記(1-1-1) の片持ち支持態様や、前記(1-1-2) の支持態様を採用でき、片持ち支持態様を採用する場合は前記の吸引電界形成手段を採用してもよい。片持ち支持態様を採用する場合において、一対の板体及び電気絶縁性オイルをいずれも透光性を有するものとすれば、含水イオン交換膜の選択的変形により像生成装置を通過する光により光像を形成することもできる。

（２−２）第２の像生成装置
前記（１−２）の光制御装置であって、前記膜状可動部材が２次元に複数配列されている光制御装置と、
該複数の膜状可動部材の含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
を備えた像生成装置。

第２の像生成装置では含水イオン交換膜を含む膜状可動部材が２次元に複数配列されており、各膜状可動部材が存在する部位が画素として機能する。画素を構成する含水イオン交換膜には、前記制御手段による制御下に、生成すべき像に応じて選択的に電圧が印加される。含水イオン交換膜は印加される電圧（従って含水イオン交換膜両表面間の電位差）に応じて変形し、従って膜状可動部材が選択的に変形し、それにより像生成装置全体として像が生成される。

例えば、膜状可動部材の光入射側の面の少なくとも一部に白、黒或いは他の色に着色を施しておくことにより、膜状可動部材の表面の色を利用して像を生成できる。膜状可動部材の変形程度を制御して階調表示することも可能である。
また、表面の色を緑色、青色、赤色とした３種類の膜状可動部材を一組としてこれを複数組採用することでカラー像表示も可能である。
従って、かかる像生成装置は画像表示装置として利用できる。

また、膜状可動部材の光入射側表面の少なくとも一部を光反射能の大きい白色面や鏡面状の面等の光反射面とすることで光反射による光像を形成することもできる。
このように膜状可動部材の光入射側表面の少なくとも一部を光反射面とした像生成装置は、スクリーンへの光像投影用の像生成装置として利用できる。なお、光像投影にあたり、像生成装置を例えば像投影用レーザ光で走査するような場合は、膜状可動部材は２次元に複数配列されていてもよいし、ラインアレイ状に複数配列されていてもよい。

第２の像生成装置においても、各膜状可動部材の支持態様として前記(1-2-1) の片持ち支持態様や、前記(1-2-2) の支持態様を採用でき、片持ち支持態様を採用する場合は前記の吸引電界形成手段を採用してもよい。片持ち支持態様を採用する場合において、膜状可動部材近くに配置されている板体を透光性を有するものとすれば、膜状可動部材の選択的変形により像生成装置を通過する光により光像を形成することもできる。

（２−３）第３の像生成装置
前記（１−３）の光制御装置であって、前記含水イオン交換膜と前記可撓性部材との組み合わせ対が前記ケース内に２次元に複数配列されている光制御装置と、
該複数の組み合わせ対における含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
を備えた像生成装置。

この像生成装置では、含水イオン交換膜と可撓性部材との組み合わせ対が２次元に複数配列されており、各組み合わせ対が存在する部位が画素として機能する。画素を構成する含水イオン交換膜には、前記制御手段による制御下に、生成すべき像に応じて選択的に電圧が印加される。含水イオン交換膜は印加される電圧（従って含水イオン交換膜両表面間の電位差）に応じて選択的に変形して可撓性部材を変形駆動する。それにより像生成装置全体として像が生成される。

例えば、可撓性部材の、ケースへの光入射側の面の少なくとも一部に白、黒或いは他の色に着色を施したり、或いはさらにケース内の電気絶縁性オイルに着色しておくことにより、可撓性部材の色を利用して、或いはさらにオイルの色を利用して像を生成できる。含水イオン交換膜の変形の程度、従って可撓性部材の変形の程度を制御して階調表示することも可能である。

また、表面の色を緑色、青色、赤色とした３種類の可撓性部材を一組としてこれを複数組採用することでカラー像表示も可能である。
従って、かかる像生成装置は画像表示装置として利用できる。

また、可撓性部材の光入射側表面の少なくとも一部を光反射能の大きい白色面や鏡面状の面等の光反射面とすることで光反射による光像を形成することもできる。
このように可撓性部材の光入射側表面の少なくとも一部を光反射面とした像生成装置は、スクリーンへの光像投影用の像生成装置として利用できる。なお、光像投影にあたり、像生成装置を例えば像投影用レーザ光で走査するような場合は、含水イオン交換膜と可撓性部材との組み合わせ対は２次元に複数配列されていてもよいし、ラインアレイ状に複数配列されていてもよい。

（２−４）第４の像生成装置
前記（１−４）の光制御装置であって、前記膜状可動部材及び前記可撓性部材の組み合わせ対が２次元に複数配列されている光制御装置と、
該複数の組み合わせ対における膜状可動部材の含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
を備えた像生成装置。

この像生成装置では、含水イオン交換膜を含む膜状可動部材と可撓性部材との組み合わせ対が２次元に複数配列されており、各組み合わせ対が存在する部位が画素として機能する。画素を構成する膜状可動部材の含水イオン交換膜には、前記制御手段による制御下に、生成すべき像に応じて選択的に電圧が印加される。含水イオン交換膜は印加される電圧（従って含水イオン交換膜両表面間の電位差）に応じて変形し、従って膜状可動部材が変形して可撓性部材を選択的に変形駆動する。それにより像生成装置全体として像が生成される。

例えば、可撓性部材の光入射側の面の少なくとも一部に白、黒或いは他の色に着色を施しておくことにより、可撓性部材の色を利用して像を生成できる。含水イオン交換膜の変形の程度、従って可撓性部材の変形の程度を制御して階調表示することも可能である。また、表面の色を緑色、青色、赤色とした３種類の可撓性部材を一組としてこれを複数組採用することでカラー像表示も可能である。
従って、かかる像生成装置は画像表示装置として利用できる。

また、膜状可動部材の光入射側表面の少なくとも一部を光反射能の大きい白色面や鏡面状の面等の光反射面とすることで光反射による光像を形成することもできる。
このように可撓性部材の光入射側表面の少なくとも一部を光反射面とした像生成装置は、スクリーンへの光像投影用の像生成装置として利用できる。なお、光像投影にあたり、像生成装置を例えば像投影用レーザ光で走査するような場合は、膜状可動部材と可撓性部材との組み合わせ対は２次元に複数配列されていてもよいし、ラインアレイ状に複数配列されていてもよい。

以上説明したいずれの像生成装置においても、光の通過及び（又は）反射等の制御を行う基本部材としてイオン交換膜が採用されているから、かかる像生成装置は低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、高コントラストで像を生成できる。
含水イオン交換膜は電気絶縁性オイルに浸されているか、或いは表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆されているから、含水イオン交換膜からの水分の蒸発がそれだけ抑制され、長期にわたり所望の像を生成でき、信頼性が高い。

〔３〕光シャッター及び画像形成装置
本発明は次の二つのタイプの光シャッター及びそれらを利用した画像形成装置を提供する。

（３−１）第１の光シャッター
前記の第１の光制御装置において前記含水イオン交換膜の支持態様として前記(1-1-1) の片持ち支持態様を採用し、さらに前記ケースを構成している一対の板体及び前記電気絶縁性オイルをいずれも透光性を有するものとした光制御装置を応用した光シャッターである。

さらに言えば、かかる光制御装置であって前記含水イオン交換膜が前記ケース内にラインアレイ状に複数配列されている光制御装置と、該光制御装置の光通過により生成すべき光像に応じて該複数の含水イオン交換膜に選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えた光シャッターである。

（３−２）第２の光シャッター
前記の第２の光制御装置において前記膜状可動部材の支持態様として前記(1-2-1) の片持ち支持態様を採用し、さらに膜状可動部材近傍の板体を透光性を有するものとした光制御装置を応用した光シャッターである。

さらに言えば、かかる光制御装置であって前記膜状可動部材がラインアレイ状に複数配列されている光制御装置と、該光制御装置の光通過により生成すべき光像に応じて該複数の膜状可動部材における含水イオン交換膜に選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えた光シャッターである。
なお、いずれの光シャッターにおいても、既述の吸引電界形成手段を採用できる。

（３−３）画像形成装置
本発明に係る画像形成装置は、帯電させた感光体表面に画像露光手段にて画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置であり、前記第１又は第２の光シャッターを前記画像露光手段における画像露光用光シャッターとして採用した画像形成装置である。

第１の光シャッターでは含水イオン交換膜がラインアレイ状に複数配列されており、各含水イオン交換膜が存在する部位が画素として機能する。第２の光シャッターでは含水イオン交換膜を含む膜状可動部材がラインアレイ状に複数配列されており、各膜状可動部材が存在する部位が画素として機能する。

画素を構成する含水イオン交換膜には、前記制御手段による制御下に、生成すべき光像に応じて選択的に電圧が印加される。含水イオン交換膜は印加される電圧（従って含水イオン交換膜両表面間の電位差）に応じて選択的に変形し、（従って第２光シャッターでは膜状可動部材が変形し）、光を通過させる。それにより所定の光像が生成される。

かかる光シャッターは生成される光像により画像形成装置の静電潜像担持体に静電潜像を形成できる。本発明に係る画像形成装置はこの光シャッターを画像露光手段における画像露光用光シャッターとして採用したものである。

以上説明したいずれの光シャッターにおいても、光の通過制御を行う基本部材としてイオン交換膜が採用されているから、かかる光シャッターは低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、光の利用効率がよく高コントラストで光像を生成することができ、しかも長期にわたり所望の動作信頼性を維持できる。

以上説明したように本発明によると、膜状の可動部材を変形させることで光の通過及び（又は）反射等を制御する光制御装置であって、該膜状可動部材として含水イオン交換膜を利用した場合の利点が活かされ、しかも、長期にわたり所期の光制御を行える信頼性の高い光制御装置を提供することができる。

また本発明によると、かかる光制御装置を応用することで、低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、高コントラストで像を生成でき、しかも長期にわたり所望の像を生成できる信頼性の高い像生成装置を提供することができる。

また本発明によると、かかる光制御装置を応用することで、低電圧駆動可能であり、駆動速度が速く、光の利用効率がよく高コントラストで光像を生成することができ、しかも長期にわたり所望の動作信頼性を維持できる光シャッターを提供することができる。

さらに本発明によると、かかる光シャッターを採用した新規且つ有用な画像形成装置を提供することができる。

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜光制御装置＞
図１から図３はそれぞれ含水イオン交換膜（イオン交換膜に水を含ませたもの）を電気絶縁性オイルに浸して用いる光制御装置の例を示している。図４から図６は含水イオン交換膜を電気絶縁性オイル含浸膜で被覆した膜状可動部材を用いる光制御装置の例を示している。

（図１の光制御装置）
図１に示す光制御装置１は、間隔をあけて対向配置されたいずれも透明な上下一対の板体１１１、１１２と、該両板体の周縁部間を閉じる四角形枠状の絶縁性部材１１３とで形成された密閉ケース１１を含んでおり、ケース１１内に電気絶縁性の高沸点オイルであって、水との相溶性のないオイル１２及びこれに浸された含水イオン交換膜１３が収容されている。

本例では、各板体として透明ガラス板を採用した。下板体１１２には光吸収層ＢＫを形成してある。電気絶縁性オイル１２として透明なシリコンオイルを採用している。イオン交換膜には、例えば、フッソ樹脂系イオン交換膜、ポリスチレンスルホン酸膜を用いることができ、ここではフッ素系陽イオン交換膜を採用し、これに水を含ませてある。

また、含水イオン交換膜１３は、その本体の上側表面に形成された電極膜１３１及び下側表面に形成された電極膜１３２を有している。これら電極膜は後述する電圧印加手段等の一部でもある。かかる電極の材料としては、各種導電性材料を採用でき、金、白金、パラジゥム、イリジゥム等の貴金属、ポリプロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子材料なども採用できる。また、含水イオン交換膜本体への電極形成は、スパッタリング法、蒸着法、電気メッキ法、塗布法、材料圧着、溶着等の手法で行える。

このように含水イオン交換膜本体に電極膜が形成された含水イオン交換膜１３は、それには限定されないが本例では上電極膜１３１を有する上側表面に白色塗料が薄く塗布されている。なお、光制御装置の用途に応じて、白色に変えて他の色としてもよく、また、ミラー面のような光反射面を形成してもよい。光反射面とするときには、電極材料を選択して電極膜表面を光反射面として利用してもよい。

かかる含水イオン交換膜１３は、一端部が上下一対の導電性支持部材１４１、１４２に挟着されている。支持部材１４１は上電極膜１３１に導通しており、支持部材１４２は下電極膜１３２に導通している。該支持部材の端面には絶縁性の端面部材１５が接着固定されており、該端面部材は枠状部材１１３の内面に接着固定されている。かくして含水イオン交換膜１３はケース１１に片持ち支持されている。

この光制御装置１はさらに含水イオン交換膜１３の両表面間に電圧を印加する電圧印加手段及び含水イオン交換膜１３を上板体１１１に密着させる吸引電界形成手段も備えている。

電圧印加手段は含水イオン交換膜１３の上下電極膜１３１、１３２を介して含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、それにより該両表面間に電位差を生じさせ、該電位差により含水イオン交換膜１３を板体１１２の方へ撓曲（ここでは図１（Ｃ）のように湾曲）させるものである。本例では、スイッチＳＷ１の操作により電源ＰＷ１から両電極膜間に、含水イオン交換膜１３を湾曲させる所定の電圧を印加するものである。

吸引電界形成手段は、本例では、上板体１１１の内面に形成した透明電極膜１６と含水イオン交換膜１３の上電極膜１３１との間に電圧を印加して含水イオン交換膜１３を上板体１１１に密着させる電界を形成するものであり、本例では、スイッチＳＷ２の操作により電源ＰＷ２から両電極膜間に、含水イオン交換膜１３を板体１１１に密着させる所定の電圧を印加するものである。

以上説明した光制御装置１は、電圧印加手段や吸引電界形成手段による電圧が印加されていない状態では、図１（Ａ）に示すように、含水イオン交換膜１３は上板体１１１の近くにおいて該板体に沿って延びる姿勢をとる。しかしここでは、いずれかの手段から電圧印加される状態で使用する。

すなわち、スイッチＳＷ２が開成状態でスイッチＳＷ１をオンすると、含水イオン交換膜１３は図１（Ｃ）に示すように下板体１１２の方へ湾曲し、上板体１１１からの入射光はケース内へ進入し、下板体１１２の光吸収層ＢＫに吸収され、その結果、黒色が表示される。一方、スイッチＳＷ１を開いてスイッチＳＷ２を閉じることで、図１（Ｂ）に示すように、含水イオン交換膜１３は上板体１１１に密着し、ケース１１への入射光は、白色塗料が塗布された含水イオン交換膜１３に反射される。その結果、白色表示或いは膜１３による光反射がなされる。

ここで一つの実験例について説明しておく。
図１に示すタイプの光制御装置において次の条件を採用して白、黒の表示を行ってみた。
含水イオン交換膜１３：本体 厚さ２０μｍの含水フッソ系陽イオン交換膜
電極膜 ニッケルメッキ膜
（板体１１１側の面には白色塗料塗布）
幅１ｍｍ、長さ２ｍｍ
絶縁性オイル ：シリコンオイル
含水イオン交換膜湾曲のための印加電圧：１Ｖ
板体への吸着のための印加電圧 ：無し

上記条件による白表示部及び黒表示部の画像濃度を反射濃度計（コニカ社製：Sakura DENSITMETER PDA-65)を用いて測定したところ、白０．３、黒１．２の反射濃度であった。１カ月後に同様に白黒表示して画像濃度を測定したところ、ほとんど同じ結果を得た。
絶縁性オイル１２の使用により長期に使用できることが確認された。

従来のようにオイル１２に代えて水を使用すると、含水イオン交換膜１３からの水分の蒸発がはやく、ケース１１内に空気層ができ、含水イオン交換膜と板体１１１との間に空気がは挟まる状態が生じ、そのため良好な表示を行うことは困難である。

次に、白表示時に板体１１１への含水イオン交換膜吸着のための印加電圧１００Ｖを印加し、他の条件は上記のままとして白黒表示実験を行ったところ、白表示の反射濃度は０．２に向上することが確認された。後述の像生成装置においても、かかる吸引電界形成手段を採用することで高コントラストの画像を表示することができる。
吸引電界形成手段は無くてもよいが、有れば、このように含水イオン交換膜１３を板体１１１に密着させてより確実に光通過を遮断し、或いは光反射できる。

以上説明した光制御装置において、例えば、下板体１１２の光吸収層ＢＫを除去し、含水イオン交換膜１３に遮光性の塗料を塗布すれば、含水イオン交換膜１３を湾曲させることで光通過させることができ、含水イオン交換膜１３への電圧を無印加として湾曲させない状態とすることで光通過を遮断でき、光通信等に利用できる光シャッターとすることができる。

（図２に示す光制御装置）
以上説明した光制御装置では含水イオン交換膜を片持ち支持したが、図２のように張設状態に支持してもよい。図２に示す光制御装置２は、上下の透明ガラス板からなる板体２１１、２１２と、それらの周縁部間を閉じる四角形枠状部材２１３とからなる密閉ケース２１内に電気絶縁性オイル２２とこれに浸された含水イオン交換膜２３を収容したものである。なお、下板体２１２は透光性でなくてもよい。

含水イオン交換膜２３はその本体の両面に電極膜２３１、２３２を形成したものであり、両端部がケース２１に支持されている。電極膜２３１、２３２にはこれに導通している導電性支持部材１４１、１４２を介して、スイッチＳＷ１を閉じることで電源ＰＷ１から電圧を印加できるようになっている。

含水イオン交換膜２３は、電源ＰＷ１から電圧が印加されない非変形時には、図２（Ａ）に示すように、板体２１１に距離をおいて臨んでおり、電圧が印加されると図２（Ｂ）に示すように、板体２１１に当接するように変形する。なお、図２（Ａ）に示す電圧無印加状態での含水イオン交換膜２３は、実際には中央部がもう少し垂れ下がる恰好となるが、簡略化して図示している。

この光制御装置２においても、含水イオン交換膜２３を図２（Ｂ）に示すように変形させたり、図２（Ａ）に示すように該膜を変形させないままとしたりして、含水イオン交換膜２３の光入射側表面（本例では板体２１１に対向する表面）の状態、すなわち、該表面の少なくとも一部が着色されているか、ミラー面のような光反射面か等に応じて色表示したり、光反射したりでき、また、オイル２２が着色されているときは、それによって色表示することもできる。

（図３に示す光制御装置）
図３に示す光制御装置３は、上下の透明ガラス板からなる板体３１１、３１２と、それらの周縁部間を閉じる四角形枠状部材３１３とからなる密閉ケース３１内に電気絶縁性オイル３２とこれに浸された含水イオン交換膜３３及び可撓性部材３０を収容したものである。可撓性部材３０は膜状の部材であり、含水イオン交換膜３３と上板体３１１との間に配置されて両端部がケース３１に支持されている。なお、下板体３１２は透光性でなくてもよい。

含水イオン交換膜３３はその本体の両面に電極膜３３１、３３２を形成したものであり、図１の含水イオン交換膜１３と同様にケース３１に片持ち支持されている。電極膜３３１、３３２にはこれに導通している導電性支持部材１４１、１４２を介して、スイッチＳＷ１を閉じることで電源ＰＷ１から電圧を印加できるようになっている。

含水イオン交換膜３３は、電源ＰＷ１から電圧が印加されない非変形時には、図３（Ａ）に示すように、板体３１１と平行状の姿勢をとり、このとき可撓性部材３０は板体３１１から所定の距離離れている。電圧が印加されると図３（Ｂ）に示すように、含水イオン交換膜３３は上方へ湾曲して可撓性部材３０を押し上げ、板体３１１に接触させる。

この光制御装置３においては、含水イオン交換膜３３を図３（Ｂ）に示すように変形させて可撓性部材３０を変形駆動したり、図３（Ａ）に示すように変形させないままとしたりして、可撓性部材３０の光入射側表面（本例では板体３１１に対向する表面）の状態、すなわち、該表面の少なくとも一部が着色されているか、ミラー面のような光反射面か等に応じて色表示したり、光反射したりでき、また、オイル３２が着色されているときは、それによって色表示することもできる。

（図４から図６に示す光制御装置）
図１から図３に示す光制御装置はいずれも含水イオン交換膜を絶縁性オイルに浸すことで含水イオン交換膜からの水分蒸発を抑制できるものであるが、絶縁性オイルに浸すことに代えて、含水イオン交換膜表面の少なくとも一部を電気絶縁性オイル含浸膜（例えば電気絶縁性オイルを含浸させた不織布等からなる膜）で被覆してもよい。図４から図６に示す各光制御装置はその例を示している。図４から図６に示す光制御装置において図１から図３に示す装置における参照符号と同じ参照符号を付した部品や部分は図１から図３に示す装置における部品や部分と実質上同じ部品、部分である。

図４に示す光制御装置４は、図１に示す光制御装置１において電極膜１３１、１３２を両表面に有する含水イオン交換膜１３の表面を電気絶縁性オイル含浸膜１７で被覆して膜状可動部材１３０とするとともに該膜１７の表面に吸着電界形成用の電極膜１８を形成し、さらにケース１１内のオイル１２を無しにしたものである。他の点は図１に示す装置と同構成である。なお、吸着電界形成に差し支えないのであれば、電極膜１８を形成せず、図１の装置と同様に含水イオン交換膜１３の上電極膜１３１を使用してもよい。

図５に示す光制御装置５は、図２に示す光制御装置２において電極膜２３１、２３２を有する含水イオン交換膜２３の表面を電気絶縁性オイル含浸膜２４で被覆して膜状可動部材２３０とし、ケース２１内のオイル２２を無しにしたものである。他の点は図２に示す装置と同構成である。

図６に示す光制御装置６は、図３に示す光制御装置３において電極膜３３１、３３２を有する含水イオン交換膜３３の表面を電気絶縁性オイル含浸膜３４で被覆して膜状可動部材３３０とし、ケース３１内のオイル３２を無しにしたものである。他の点は図３に示す装置と同構成である。

図４から図６のそれぞれに示される光制御装置はいずれも含水イオン交換膜が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆されているため含水イオン交換膜からの水分蒸発が抑制され、それだけ長期にわたり初期と同様に使用することができる。
図４から図６に示す光制御装置においては、下板体１１２、２１２、３１２は必ずしも要しないが、あった方が含水イオン交換膜等の損傷を防止するうえで好ましい。

なお、表面を電気絶縁性オイル含浸膜で被覆した含水イオン交換膜は、光制御の分野だけでなく、他の分野でもアクチュエータ等として利用できる。例えばアクチュエータを必要とする各種医療機器の分野に小型のアクチュエータとして利用できる。

次に以上説明した光制御装置の応用例について説明する。
＜光シャッター＞
図７及び図８は光シャッターの１例Ｓを示している。図７は光シャッターＳの一部の概略斜視図であり、手前側を断面で示している。図８は光シャッターＳの回路構成を示す図であり、ケース１１を水平面で切断して示している。

光シャッターＳは、図１に示す光制御装置１において、含水イオン交換膜１３表面に白色塗料に代えて遮光性の塗料を塗布し、下板体１１２の光吸収層ＢＫ及び吸引電界形成手段を省略したタイプの光制御装置を利用したものである。

そして、ケース１１を大型化し、該ケースに含水イオン交換膜１３をラインアレイ状に複数配列し、各含水イオン交換膜１３の上下の電極膜１３１、１３２間に含水イオン交換膜を湾曲させ得る電圧を印加する電圧印加手段として駆動回路Ｄを設け、該駆動回路による電圧印加を制御部ＣＯＮＴで制御するようにしたものである。

本例では各含水イオン交換膜１３は、該膜の端部を挟着し、且つ、電極膜１３１、１３２に導通している上下の導電性支持部材のうち上側の支持部材１４１が板体１１１に接着固定されることでケース１１に支持されている。各含水イオン交換膜における上下の支持部材１４１、１４２は駆動回路Ｄに接続されている。駆動回路Ｄには電源ＰＷも接続される。

この光シャッターＳによると、含水イオン交換膜１３がラインアレイ状に複数配列されており、各含水イオン交換膜１３が存在する部位が画素として機能する。画素を構成する含水イオン交換膜１３には、制御部ＣＯＮＴによる制御下に、生成すべき光像に応じて選択的に電圧が印加される。含水イオン交換膜１３は印加される電圧（従って含水イオン交換膜両表面間の電位差）に応じて選択的に湾曲し、光を通過させる。それにより所定の光像が生成される。光シャッターＳは生成される光像により、例えば画像形成装置の静電潜像担持体に静電潜像を形成できる。後ほど光シャッターを利用した画像形成装置について説明する。

光シャッターＳは各含水イオン交換膜１３の電圧無印加状態における非変形時に該含水イオン交換膜を板体１１１に密着させる吸引電界形成手段を採用していないが、勿論採用することができる。かかる手段を採用する場合には、図８に鎖線で示すように、図１に示す吸引電界形成用の透明電極膜１６を各含水イオン交換膜に対応させて板体１１１に設け、それらを電源ＰＷ’が接続された駆動回路Ｄ’に接続し、駆動回路Ｄ’による各含水イオン交換膜１３に対応する吸引電界形成用電圧の印加を制御部ＣＯＮＴに制御させればよい。

この場合、制御部ＣＯＮＴは、駆動回路Ｄから含水イオン交換膜湾曲のための電圧が印加されていない含水イオン交換膜について駆動回路Ｄ’から吸引電界形成用電圧を印加すればよい。
かかる吸引電界形成手段を採用することで、湾曲用電圧無印加状態の非変形時の含水イオン交換膜１３による光遮断を一層確実に行える。

なお、光シャッターは例えば次のようにしても形成できる。すなわち、図４に示す光制御装置４において、含水イオン交換膜１３含む膜状可動部材１３０表面に遮光性の塗料を塗布し、下板体１１２の光吸収層ＢＫを省略する、そして、ケース１１を大型化し、該ケースに膜状可動部材１３０をラインアレイ状に複数配列し、各膜状可動部材１３０における含水イオン交換膜１３の上下の電極膜１３１、１３２間に含水イオン交換膜を湾曲させ得る電圧を印加する電圧印加手段を設けるとともに吸引電界形成手段を設けるのである。なお、吸引電界形成手段は省略することもできる。このタイプの光シャッターも画像形成装置の静電潜像担持体に静電潜像を形成すること等に利用できる。

＜画像形成装置＞
図９は画像形成装置の１例を示している。この画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、感光体ドラムＰＣを備えており、その周囲に帯電器ＣＨ、画像露光装置ＩＭ、現像ローラを含む現像装置ＤＶ及び転写ローラの形態の転写装置ＴＲがこの順序で配置されている。さらに転写ローラＴＲの下流側に定着ローラ対の態様の定着装置Ｈが配置されている。

この装置によると、図中反時計方向に回転駆動される感光体ドラムＰＣの表面が帯電器ＣＨにより所定電位に一様に帯電させられ、その帯電域に画像露光装置ＩＭから画像露光が施され、それにより感光体ドラムに静電潜像が形成される。この潜像は現像装置ＤＶにより現像されて可視トナー像とされる。一方、図示省略の記録媒体供給部から転写紙のような記録媒体Ｍが供給され、感光体ドラムＰＣ上のトナー像と同期をとって転写領域に送り込まれる。かくして記録媒体Ｍ上に転写装置ＴＲにてトナー像が転写され、引き続き該トナー像が定着装置Ｈにて記録媒体に加熱加圧下に定着される。

画像露光装置ＩＭは図７及び図８に示す光シャッターＳを採用したもので、含水イオン交換膜によるラインアレイ状の画素配列を２００ＤＰＩ程度の密度としたものである。装置ＩＭにおいては、該光シャッターの含水イオン交換膜及び電気絶縁性オイルを収容したケース１１が、図９に示すように、感光体ドラムＰＣに臨むように配置されるとともにケース上方に露光用光源ＬＳが配置され、さらに各含水イオン交換膜の電極に駆動回路Ｄが接続され、該駆動回路に制御部ＣＯＮＴが接続される。そして該制御部の指示のもとに形成すべき画像に応じて各画素が選択的に開閉され、これにより静電潜像が形成される。

言うまでもなく、光シャッターＳに既述のように吸引電体形成手段を採用すると、含水イオン交換膜による光遮断能が向上し、より高精度に所望の静電潜像を形成できる。

＜像生成装置＞
図１０及び図１１は像生成装置の１例ＩＤを示している。図１０は像生成装置ＩＤの一部の概略斜視図であり、手前側を断面で示している。図１１は該像生成装置の回路構成を示す図である。

像生成装置ＩＤは、図１に示す光制御装置１において、吸引電界形成手段を省略したタイプの光制御装置を利用したものである。そして、ケース１１を大型化し、該ケースに含水イオン交換膜１３をマトリクス上に複数配列して各含水イオン交換膜のある部位を画素とし、各含水イオン交換膜１３に含水イオン交換膜を湾曲させ得る電圧を印加する電圧印加手段として駆動回路Ｄ１、Ｄ２を設け、該駆動回路による電圧印加を制御部Ｃで制御するようにしたものである。

本例では各含水イオン交換膜１３は、該膜の端部を挟着し、且つ、電極膜１３１、１３２に導通している上下の導電性支持部材のうち上側の支持部材１４１が板体１１１に接着固定されることでケース１１に支持されている。そして、その支持にあたり、各行方向ｘに配列された含水イオン交換膜１３に対応する上側の導電性支持部材１４１と板体１１１との間に該部材１４１に導通する共通の透明ゲート電極１４ａが挟み込まれている。行方向ｘに延びる複数本のゲート電極１４ａのそれぞれは板体１１１に接着されている。

また、各列方向ｙに配列された含水イオン交換膜に対応する下側の導電性支持部材１４２は列方向ｙに一体的に形成され、列方向に連続しており、これはデータ電極１４ｂとして利用される。

各ゲート電極１４ａはゲート駆動回路Ｄ１に接続されており、各データ電極１４ｂはデータ駆動回路Ｄ２に接続されている。これら駆動回路Ｄ１、Ｄ２はコントローラＣに制御されることによって各電極に選択的に電圧を印加する。電圧を印加された含水イオン交換膜１３では、上電極膜１３１と下電極膜１３２との間に電位差が生じ、その電位差により含水イオン交換膜１３が湾曲する。

いま、ある画素がゲート電極１４ａよりある極性の電圧を印加される一方データ電極１４ｂから逆極性の電圧を印加されるとすると、その画素における含水イオン交換膜１３は湾曲する。一方、ある画素においてゲート電極１４ａ、データ電極１４ｂにともに同極性の電圧を印加されたとすると、その画素の含水イオン交換膜１３は実質上電圧無印加状態となり変形しない。このように、あるゲート電極１４ａに電圧が印加された状態でデータ電極１４ｂに選択的に電圧を印加することで、そのゲート電極１４ａに対応する行ｘに配列された含水イオン交換膜のうち１又は２以上の含水イオン交換膜を選択的に変形させることができる。

このような行方向における選択的変形を各行ｘについて順に単純マトリクス駆動により、２次元状に配列された複数の含水イオン交換膜１３を選択的に変形させることができる。なお、画素ごとに薄膜トランジスタなどのスイッチング素子を配置してアクティブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。

いずれにしても、含水イオン交換膜１３が湾曲した画素ではここに入射される光が下板体１１２にまで達し、光吸収層ＢＫに吸収され、その結果、該画素は黒色表示される。しかし、含水イオン交換膜１３が変形しない画素では入射光は含水イオン交換膜１３により反射され、白色を呈する。

従って、この像生成装置ＩＤでは、形成しようとする画像に応じて複数の含水イオン交換膜１３を選択的に変形させることで白黒画像を表示することができ、低電圧駆動が可能で駆動速度が速く、高コントラストで画像表示できる画像表示装置として用いることができる。

なお、含水イオン交換膜１３の光入射側表面の色を他の色としてもよい。
絶縁性オイル１２を含水イオン交換膜の色とは異なる色に着色すれば、含水イオン交換膜の色とオイルの色とにより画像を表示することもできる。
また、含水イオン交換膜表面の色を緑色、青色、赤色とした３種類の含水イオン交換膜を一組としてこれを複数組採用することでカラー像表示も可能である。
さらに含水イオン交換膜の変形程度を制御すれば階調表示することも可能である。
また、板体１１２の光吸収層ＢＫを除去すれば光シャッターとしても利用できる。

また、含水イオン交換膜１３の光入射側表面を光反射面（例えばミラー面位のような光反射面）とすれば、含水イオン交換膜１３の選択的変形により入射光を反射する画素と反射しない画素を得ることができ、これにより光像を生成することができ、このような像生成装置とすれば、スクリーンへの像投影用の像生成装置として利用できる。

以上説明した像生成装置では、含水イオン交換膜１３の非変形時に該含水イオン交換膜を板体１１１へ密着させる吸引電圧形成手段を採用していないが、図８に示す光シャッターＳに関連して説明したと同様に吸引電界形成手段を採用することができ、そうすることで一層高コントラストの画像を形成できる。

図１０、図１１に示す像生成装置は図１の光制御装置１を応用したものであるが、図２から図６に示す各光制御装置を応用した像生成装置も形成できる。かかる像生成装置も画像表示装置として用いたり、光像のスクリーン投影に用いたりすることができる。
図２や図５に示す光制御装置を利用するとき、像生成装置においては、各画素の含水イオン交換膜或いは膜状可動部材を、例えば行方向に帯状に連続した含水イオン交換膜或いは膜状可動部材の所定のエリアとしてもよい。
図３や図４に示す光制御装置を利用するとき、像生成装置においては、各画素の可撓性部材を、例えば行方向に帯状に連続した可撓性部材の所定のエリアとしてもよい。

本発明は光の通過、反射等の制御が要求される各種分野に広く適用できる。例えば、本発明に係る光制御装置は光通信における光のシャッターや反射による分岐装置等に適用でき、また、画像形成装置における画像露光用の光シャッター等に応用できる。また、本発明に係る光制御装置を利用した像生成装置は画像表示装置、光像をスクリーンに投影する像生成装置等として利用できる。

光制御装置の１例の断面図であり、図１（Ａ）は含水イオン交換膜に何らの電圧も印加していない状態を、図１（Ｂ）は含水イオン交換膜に吸引電界を作用させて該膜を上板体に密着させた状態を、図１（Ｃ）は含水イオン交換膜を湾曲変形させた状態を示している。 光制御装置の他の例の断面図であり、図２（Ａ）は含水イオン交換膜への電圧無印加状態（非変形状態）を、図２（Ｂ）は含水イオン交換膜の変形状態を示している。 光制御装置のさらに他の例の断面図であり、図３（Ａ）は含水イオン交換膜への電圧無印加状態（非変形状態）を、図３（Ｂ）は含水イオン交換膜の変形状態を示している。 光制御装置のさらに他の例の断面図であり、図４（Ａ）は膜上可動部材への電圧無印加状態（非変形状態）を、図４（Ｂ）は膜状可動部材の変形状態を示している。 光制御装置のさらに他の例の断面図であり、図５（Ａ）は膜状可動部材への電圧無印加状態（非変形状態）を、図３（Ｂ）は膜状可動部材の変形状態を示している。 光制御装置のさらに他の例の断面図であり、図６（Ａ）は膜状可動部材への電圧無印加状態（非変形状態）を、図６（Ｂ）は膜状可動部材の変形状態を示している。 本発明に係る光シャッターの１例の一部を概略的に示す斜視図であり、手前側を断面で示している。 図７に示す光シャッターの回路構成を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の１例の概略構成を示す図である。 本発明に係る像生成装置の１例の一部を概略的に示す斜視図であり、手前側を断面で示している。 図１０に示す像生成装置の回路構成を示す図である。

符号の説明

１、２、３、４ 光制御装置
１１、２１、３１ ケース
１１１、１１２、２１１、２１２、３１１、３１２ 板体
１１３、２１３、３１３ 四角形枠状部材
１２、２２、３２ 電気絶縁性オイル
１３、２３、３３ 含水イオン交換膜
１３１、１３２、２３１、２３２、３３１、３３２ 電極膜
ＢＫ 光吸収層
１４１、１４２ 導電性支持部材
１５ 端面部材
１６ 透明電極膜
ＰＷ１、ＰＷ２ 電源
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
３０ 可撓性部材
１７、２４、３４ 電気絶縁性オイル含浸膜
１３０、２３０、３３０ 膜状可動部材
１８ 電極膜
Ｓ 光シャッター
Ｄ、Ｄ’ 駆動回路
ＣＯＮＴ 制御部
ＰＷ、ＰＷ’ 電源
ＰＣ 感光体ドラム
ＣＨ 帯電器
ＩＭ 画像露光装置
ＬＳ 光源
ＤＶ 現像装置
ＴＲ 転写装置
Ｈ 定着装置
Ｍ 記録媒体
ＩＤ 像生成装置
１４ａ ゲート電極
１４ｂ データ電極
ｘ 行方向
ｙ 列方向
Ｄ１ ゲート駆動回路
Ｄ２ データ駆動回路
Ｃ コントローラ

Claims (34)

1. 間隔をあけて対向配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の板体と該一対の板体の周縁部間を閉じる部材とを含む閉じられたケースと、
   前記ケース内に収容された電気絶縁性オイルと、
   前記ケース内に収容されて前記電気絶縁性オイルに浸されるとともに該ケースに支持された含水イオン交換膜と、
   前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該含水イオン交換膜を変形させる電圧印加手段とを備えており、
   前記含水イオン交換膜は前記ケースへ入射してくる光の進行を制御するように変形可能に該ケースに支持されており、前記電圧印加手段は該光の進行制御を行うように該含水イオン交換膜を変形させることを特徴とする光制御装置。
2. 前記含水イオン交換膜は、非変形時には該含水イオン交換膜の前記光進行制御に携わる部分が前記一対の板体のうちいずれかの板体に沿って位置し、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記電位差に応じて該板体とは反対側の板体の方へ撓曲するように前記ケースに支持されている請求項１記載の光制御装置。
3. 前記含水イオン交換膜の非変形時に、該含水イオン交換膜を該膜が沿う前記板体の方へ引き寄せる電界を形成する吸引電界形成手段を備えている請求項２記載の光制御装置。
4. 前記一対の板体はいずれも透光性を有し、前記電気絶縁性オイルは透光性オイルである請求項２又は３記載の光制御装置。
5. 前記含水イオン交換膜は、非変形時には該含水イオン交換膜の前記光進行制御に携わる部分が前記一対の板体のうちいずれかの透光性の板体に該板体から距離をおいて臨み、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記電位差に応じて変形し該板体へ接近又は接触するように前記ケースに支持されている請求項１記載の光制御装置。
6. 前記電気絶縁性オイルは着色オイルである請求項１、２、３又は５記載の光制御装置。
7. 前記含水イオン交換膜は前記ケースへの光入射側の表面の少なくとも一部が着色されている請求項１から６のいずれかに記載の光制御装置。
8. 前記含水イオン交換膜は前記ケースへの光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされている請求項１から６のいずれかに記載の光制御装置。
9. 間隔をあけて対向配置された、少なくとも一方が透光性を有する一対の板体と該一対の板体の周縁部間を閉じる部材とを含む閉じられたケースと、
   前記ケース内に収容された電気絶縁性オイルと、
   前記ケース内に収容されて前記電気絶縁性オイルに浸されるとともに該ケースに支持された含水イオン交換膜と、
   前記一対の板体のうちいずれかの透光性の板体と前記含水イオン交換膜との間に配置され前記ケースに支持された可撓性部材と、
   前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該含水イオン交換膜を変形させることで前記可撓性部材を変形駆動する電圧印加手段とを備えており、
   前記含水イオン交換膜及び前記可撓性部材は、該含水イオン交換膜により該可撓性部材を駆動して前記ケースへ入射してくる光の進行を制御できるように変形可能に該ケースに支持されており、前記電圧印加手段は該光の進行制御を行うように該含水イオン交換膜を変形させることを特徴とする光制御装置。
10. 前記電気絶縁性オイルは着色オイルである請求項９記載の光制御装置。
11. 前記可撓性部材は前記ケースへの光入射側の表面の少なくとも一部が着色されている請求項９又は１０記載の光制御装置。
12. 前記可撓性部材は前記ケースへの光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされている請求項９又は１０記載の光制御装置。
13. 表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆された含水イオン交換膜からなる膜状可動部材と、
    前記膜状可動部材を、入射してくる光の進行を制御するように変形可能に支持する支持部材と、
    前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該イオン交換膜を変形させることで前記膜状可動部材を前記光の進行制御を行うように変形させる電圧印加手段と
    を備えていることを特徴とする光制御装置。
14. 前記膜状可動部材の近くに板体が配置されており、該膜状可動部材は、非変形時には該板体に沿って位置し、前記電圧印加手段による前記含水イオン交換膜への電圧印加時には、前記電位差に応じて該板体から離反するように撓曲可能に前記支持部材に支持されている請求項１３記載の光制御装置。
15. 前記膜状可動部材の非変形時に、該膜状可動部材を該膜が沿う前記板体の方へ引き寄せる電界を形成する吸引電界形成手段を備えている請求項１４記載の光制御装置。
16. 前記板体は透光性を有している請求項１４又は１５記載の光制御装置。
17. 前記膜状可動部材の近くに板体が配置されており、前記膜状可動部材は、非変形時には該膜状可動部材の前記光進行制御に携わる部分が該板体に該板体から距離をおいて臨み、前記電圧印加手段による電圧印加時には、前記電位差に応じて変形し該板体へ接近又は接触するように前記支持部材に支持されている請求項１３記載の光制御装置。
18. 前記膜状可動部材は光入射側の表面の少なくとも一部が着色されている請求項１３から１７のいずれかに記載の光制御装置。
19. 前記膜状可動部材は光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされている請求項１３から１７のいずれかに記載の光制御装置。
20. 表面が電気絶縁性オイル含浸膜で被覆された含水イオン交換膜からなる膜状可動部材と、
    前記膜状可動部材の近くに配置された透光性を有する板体と、
    前記膜状部材と前記板体との間に配置された可撓性部材と、
    前記含水イオン交換膜の両表面間に電圧を印加し、該両表面間に電位差を生じさせて該含水イオン交換膜を変形させて前記膜状可動部材を変形させることで前記可撓性部材を変形駆動する電圧印加手段とを備えており、
    前記膜状可動部材及び前記可撓性部材は、該膜状可動部材により該可撓性部材を駆動して入射してくる光の進行を制御できるように変形可能に配置されており、前記電圧印加手段は該光の進行制御を行うように前記含水イオン交換膜を変形させることを特徴とする光制御装置。
21. 前記可撓性部材は前記光入射側の表面の少なくとも一部が着色されている請求項２０記載の光制御装置。
22. 前記可撓性部材は前記光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされている請求項２０記載の光制御装置。
23. 請求項１から８のいずれかに記載の光制御装置であって、前記含水イオン交換膜が前記ケース内に２次元に複数配列されている光制御装置と、
    該複数の含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
    を備えた像生成装置。
24. 請求項９から１２のいずれかに記載の光制御装置であって、前記含水イオン交換膜と前記可撓性部材との組み合わせ対が前記ケース内に２次元に複数配列されている光制御装置と、
    該複数の組み合わせ対における含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
    を備えた像生成装置。
25. 請求項１３から１９のいずれかに記載の光制御装置であって、前記膜状可動部材が２次元に複数配列されている光制御装置と、
    該複数の膜状可動部材の含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
    を備えた像生成装置。
26. 請求項２０から２２のいずれかに記載の光制御装置であって、前記膜状可動部材及び前記可撓性部材の組み合わせ対が２次元に複数配列されている光制御装置と、
    該複数の組み合わせ対における膜状可動部材の含水イオン交換膜に、生成すべき像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段と
    を備えた像生成装置。
27. 画像表示装置である請求項２３、２４、２５又は２７記載の像生成装置。
28. 請求項４記載の光制御装置であって前記含水イオン交換膜が前記ケース内にラインアレイ状に複数配列されている光制御装置と、該光制御装置の光通過により生成すべき光像に応じて該複数の含水イオン交換膜に選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えた光シャッター。
29. 請求項１６記載の光制御装置であって前記膜状可動部材がラインアレイ状に複数配列されている光制御装置と、該光制御装置の光通過により生成すべき光像に応じて該複数の膜状可動部材における含水イオン交換膜に選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えた光シャッター。
30. 帯電させた感光体表面に画像露光手段にて画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して画像を形成する画像形成装置であり、請求項２８又は２９記載の光シャッターを前記画像露光手段における画像露光用光シャッターとして採用したことを特徴とする画像形成装置。
31. 請求項１、２、３又は５記載の光制御装置であって前記含水イオン交換膜は前記ケースへの光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされており、該含水イオン交換膜が前記ケース内に複数配列されている光制御装置と、該複数の含水イオン交換膜に、該含水イオン交換膜の光反射面に光反射させて生成すべき光像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えたスクリーンへの像投影用の像生成装置。
32. 請求項９記載の光制御装置であって前記可撓性部材は前記ケースへの光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされており、前記含水イオン交換膜と該可撓性部材との組み合わせ対が前記ケース内に複数配列されている光制御装置と、該複数の組み合わせ対における含水イオン交換膜に、前記可撓性部材の光反射面に光反射させて生成すべき光像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えたスクリーンへの像投影用の像生成装置。
33. 請求項１３、１４、１５又は１７記載の光制御装置であって前記膜状可動部材は光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされており、該膜状可動部材が複数配列されている光制御装置と、該複数の膜状可動部材における含水イオン交換膜に、前記膜状可動部材の光反射面に光反射させて生成すべき光像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えたスクリーンへの像投影用の像生成装置。
34. 請求項２０記載の光制御装置であって前記可撓性部材は光入射側の表面の少なくとも一部が光反射面とされており、前記膜状可動部材と該可撓性部材との組み合わせ対が複数配列されている光制御装置と、該複数の組み合わせ対における膜状可動部材の含水イオン交換膜に、前記可撓性部材の光反射面に光反射させて生成すべき光像に応じて選択的に前記電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する制御手段とを備えたスクリーンへの像投影用の像生成装置。