JPH01270030A - 液晶光シャッタアレイの駆動方法 - 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、電子写真方式のプリンタ用ヘッド等に用いら
れる液晶光シャッタアレイの駆動方法に関する。

（従来の技術） 液晶素子は従来、直視型の表示素子として精力的に研究
開発が行われ、現在では広く用いられている。一方で液
晶を用いた光変調素子も利用されている。例えば、感光
体への照射光を光変調素子を用いて強度変調し、この結
果得られる感光体上の潜像をトナーを用いて普通紙上に
現像する方式のプリンターが知られている。プリンター
の光源や光変調素子および結像光学系等を含めた部分は
プリンターヘッドと呼ばれている。プリンターヘッドに
用いられる液晶光変調素子は液晶光シャッターとして機
能する。この他にも液晶光変調素子は光論理素子等に広
く応用されるが、いずれも入射光強度を空間的に変調す
る機能を用いるものであり、以下では液晶光変調素子を
プリンターヘッドに用いる場合を例に挙げて説明する。

近年、プリンターに対しては高速・高解像度・低価°格
・低騒音、コンパクト等の要求が高まりつつあり、それ
に答えてレーザビームフリンター等のノンインパクトプ
リンターが広く使われつつある。

このような状況において液晶シャツタアーアレイを用い
た液晶プリンターは特にその低価格性の故に大きな蕎要
が見−込まれ、活発に開発が進められており、二周波駆
動液晶を用いた液晶プリンターが開発されている。また
近年、応答時間が短い液晶として強誘電性液晶が開発さ
れ１．高速化が図られている。さらに強誘電性液晶は、
双ゆ安定性動作を用い、その特性を利用するために、駆
動方法に関して研究が進められている。例えば、昭和６
０年電気・情報関連学会連合大会予稿集１７−４．３５
９（１９８０）には次の方法が提案されている。液晶印
加電圧と応答時間との間にはある電圧を境にして、それ
以下では応答時間は電圧の逆数の２乗に比例しているの
に対し；それ以上では電圧の逆数に比例するという関係
があることに注目し、駆動電圧として適切な電圧を選び
その場合の応答に必要な最小時間をパルス幅として、パ
ルス状の電圧を液晶に印加して、駆動させる。さらに直
流的な電圧が液晶に印加されないようにするために１回
の走査時間を書き込み走査と、消去走査に分け、選択時
には書き込み走査と、消去走査では逆極性の駆動電圧が
印加されるようにする。一方、非選択時には、電圧の低
い交流電界を印加する方法が提案されている。この方法
では１回の走査時間は強誘電性液晶の応答時間の４倍必
要になる。さらに日本学術振興会情報科学用有機材料第
１４２委員会Ａ部会（液晶部会）第３１回研究会資料３
１頁には次の方法が提案されている。これは液晶への印
加電圧の違いによる応答時間の違いを利用したもので、
第１０図に示すように走査信号と選択信号を図のように
選び液晶に印加される電圧を口で囲んだ波形になるよう
にしている。この駆動方法では走査時において前半で前
のメモリー状態を消去し、選択時には電圧の高いパルス
を印加し、非選択時にはスイッチングが起こらないよう
な電圧の低いパルスを印加する。つまり選択時において
非走査時には印加電圧が低くなり走査時には十分に応答
していたパルス幅の時間内で液晶が十分に応答せず、ス
イッチングは起こらない。一方弁選択時においては前半
はｏｖが印加されるが、後半には選択時よりもパルス幅
が短く電圧の低いパルスを印加して液晶を駆動する方法
である。この場合は、１本の走査電極の走査に強誘電性
液晶の応答時間の２倍の時間で良いが、液晶には直流成
分の電圧が印加される。

（発明が解決しようとする課題） 強誘電性液晶は、高速応答性およびメモリー性という特
性を持っているが、メモリー性は駆動時に液晶に直流成
分電圧が印加されると、保持されにくくなり、その影響
は直流成分電圧印加時間の経過と共に顕著になる。その
ために、従来方法の時分割駆動方法では駆動時に直流成
分が印加されないようにすると、結果的に１つのシャッ
タの駆動に液晶の応答時間の少なくとも４倍の時間が必
要になり、強誘電性液晶の高速応答性が十分生かしきれ
なかった。

本発明の目的は、上記の欠点を除去して、長時間駆動を
行っても、メモリー性低下等の問題を生じることなく、
強誘電性液晶の高速応答性を利用出来る。波光シャッタ
アレイの高速駆動方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は光源、光シャッタアレイ、感光体を有し、前記
光源から発し、前記光シャッタアレイによって制御され
た光で前記感光体の露光を行い画像を書き込む方式の電
子写真方式プリンティング装置に用いられる強誘電性液
晶光シャッタアレイの駆動方法であって、プリンティン
グのために光シャッタアレイを駆動する時間帯以外の時
間帯に、一周期内で直流成分が生じない周期的な電圧波
形を、強誘電性液晶に印加する点に特徴がある。

（作用） 配向処理を行った２枚の電極基板により形成された液晶
光シャッタアレイ中の強誘電性液晶は、電圧除去後も電
圧印加時の状態を保持し、いわゆる双安定性動作を行う
。これは通常メモリー性とも言われる。

プリンタヘッドのシャッタアレイの１つのシャッタ部分
の液晶に注目する。例えば、スタティック駆動方法で液
晶に正の電圧が印加された場合がＯＮで、逆に負の電圧
が印加された場合がＯＦＦになるとすると、１頁分の印
字を行った場合は、通常ＯＮ、ＯＦＦの数は異なるので
、液晶には直流成分電圧が印加されたことになる。また
、時分割駆動方法で駆動を行う場合で、高速性を利用す
るために選択時間を強誘電性液晶の応答時間と同じにす
ると、完全に正負対称な電圧を印加して駆動することは
出来ず１フレ一ム時間内に直流成分電圧が液晶に印加さ
れる。従って１頁分の印字を行った場合も直流成分が液
晶に印加される。

上述のような直流成分が液晶に印加されると、液晶の劣
化と共に、メモリー性低下の原因となる。メモリー性低
下は直流成分電圧印加の経過と共に顕微になる事が、実
験によって確かめられた。実験結果を次に示す。第６図
に示すような、１周期での電圧の平均が正になるような
電圧波形を液晶に連続的に印加し、第６図のＡ点での光
の透過率の時間変化を観測したところ、第７図のように
なり、時間経過と共に透過率が低くなることがわかった
。ただし、この例では正の電圧を印加した場合にＯＮ状
態になるように偏光板等の条件を選んである。

以上のような透過率の低下は、液晶に直流成分が印加さ
れることにより、液晶配向制御に用いている配向膜（通
常高分子膜が利用される）が印加直流成分と逆極性の電
荷を蓄積する為、さらには液晶分子が配向膜界面に特異
吸着するために生じていると思われる。従ってこの蓄積
電荷及び特異吸着を緩和するために、一周期内で直流成
分が生じない周期的な電圧波形を第８図に示したように
（ここでは矩形波を印加している）第６図の後に印加し
、Ｂ点での光の透過率の時間的変化を観測したところ、
第９図のようになり長時間経過しても変化しないことが
わかった。

以上の実験結果より強誘電性液晶素子の駆動を行う場合
、プリンティングの時間帯には選択時間が少なくとも液
晶の応答時間以上になるように選び、プリンティングを
行っていない時間帯には、一周期内で、直流成分が生じ
ない周期的な電圧波形、を印加すれば、安定な双安定動
作が経時的に損なわれることなく長時間安定に液晶の駆
動を行うことが出来ることがわかる。第６図と第８図を
比較すればわかるように、第８図には一周期内で直流成
分が生じない電圧波形（矩形波）が印加されている。第
８図で新たに加わった部分の電圧波形を感光体の露光を
行っていない時に印加する電圧波形とみなすことが出来
る。特にプリンタのような場合には、常時印字を行って
いるのではなく、印字を損なわない時間が十分にあるの
で、その時間を利用すれば、液晶の特性を劣化させずに
効率的に高速動作を行うことが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を挙げて、詳細に説明する。

（実施例１） 第３図は本発明の駆動方法を用いて駆動する液晶素子の
図である。配向膜としてポリイミドを塗布した電極基板
をラビングし、スペーサーを介して２ｐｍの間隔で基板
１，２を接着し、液晶材としてチッソ社Ｃ８−１０１８
（商品名）を充填して組み立てである。

信号電極３は１ｍｍあたり、１２本形成されている。さ
らに液晶素子は２枚の偏光板４で挟まれている。

この素子を利用して、共通電極５をｏｖとして、信号電
極３には選択時には５ｖ、非選択時には一５Ｖを印加し
、駆動を行った。なお、選択時に光が透過し、非選択時
には光が透過しない状態になるように偏光板４の角度を
選んだ。１ラインの走査時間を１２５１１ｓとし、１頁
分の駆動を行った後、プリンティングを行わない時間帯
を０．５秒設け、電圧値及び周波数が各々±３０（Ｖ）
、２５０Ｈｚである矩形波を印加した。あるシャッタ一
部分に印加された電圧波形の一例を第１図に示す。１０
時間駆動を行ったが、選択時、非選択時の光透過率に変
化は生じなかった。

（実施例２） 実施例１と同じ液晶素子で同様な電圧を印加してプリン
ティングの駆動を行った。実施例１と同様に１頁分の駆
動後にプリンティングを行わない時間帯を０．５秒設け
、電圧値を±５０Ｖ、周波数を２５０Ｈｚとした矩形波
を印加した。あるシャッタ部分に印加された電圧の一例
を第１図に示す。１０時間駆動を行ったが選択時、非選
択時の光透過率に変化は生じなかった。

同様にして実施例１と同じ液晶素子で、プリンティング
を行わない時間帯において、電圧値を±３０Ｖ、周波数
を２５Ｈｚとした矩形波を印加した場合も上述の±５０
Ｖ、２５０Ｈｚの矩形波を印加した場合と同様の結果を
得た。

この例では１頁分のプリンティングを行ってからプリン
ティングを行わない時間を設けているが、数十枚であれ
ばプリンティング時間が数十分なので液晶の特性変化は
起こらず必要な枚数のプリンティングを行った後に、液
晶に前記矩形波を印加してもかまわない。

（実施例３） 第４図は本発明の駆動方法を用いて駆動する液晶素子の
別の実施例の図で、Ａ−Ａ′の位置での断面図が第５図
になっている。配向膜１９としてポリイミドを塗布した
電極基板をラビングし、スペーサー１８を介して２ｐｍ
の間隔で基板１１．２０を接着し、液晶材１３としてチ
ッソ社Ｃ８−１０１８を充填しである。走査電極１５は
１ｍｍあたり１６本形成されていて、１／８デユーティ
−の時分割駆動で駆動するため、信号電極１４は１本で
８本の走査電極と対向する形状になっている。さらに、
素子は２枚の偏光板１２で挟まれている。

この素子を利用して、第２図に示す様な電圧波形におイ
テ、Ｖｏ　＝　３Ｖ、ｔ　＝　６２．５ｐｓとシタ波形
を走査電極１５、信号電極１４に印加して液晶素子の駆
動を行った。この場合、液晶に印加される電圧は図中口
で囲んだ波形となる。例えば、今、３番目の走査電極を
走査する場合（ｉ＝３）を考えると、３番目の走査電極
上の選択画素には９Ｖ、非選択画素には３ｖの電圧が印
加される。なお、液晶素子は９ｖが印加された場合に、
光を透過させる状態になるように偏光板１２の偏光軸の
角度を選んでおく。また４番目の走査電極の画素には一
９ｖか一１５Ｖが印加され液晶１３は光を遮断する方向
に配向する。さらに１，２．５〜８番目の走査電極の画
素にはパルス幅１５．６２５ｐｓで電圧が６ｖか一６ｖ
のパルス列が印加される。以上のような電圧波形を液晶
に印加し、１頁分の駆動を行った。

１頁分の駆動を行った後、プリンティング時の直流成分
による双安定性動作の劣化防止の為、プリンティングを
行わない時間を１秒間設け、その間食てのシャッターに
±３０Ｖ、２５０Ｈｚの矩形波を印加し駆動を行った。

１０時間駆動を行ったが光透過率の特性劣化はみられな
かった。

以上のような液晶光シャッタアレイをプリンタヘッドに
用いた周知の構成の電子写真方式のプリンタを構成する
とコントラストの良い鮮明な印字が高速で可能である。

この例では、１頁分の印字を行ってから、プリンティン
グを行わない時間を設けているが、２頁以上でも液晶の
特性が変化しない状態であれば必要な枚数の印字を行っ
た後にプリンティングを行わない時間を設けて良い。こ
の方法によりさらに印字スピードを上げることが出来る
。

以上の実施例では矩形波を印加しているが±３０Ｖ、２
５０Ｈｚの三角波、ノコギリ波、正弦波でも同様の効果
が得られた。また配向膜にポリビニールアルコールを用
いた場合でも同様の効果が得られたので他の配向膜材料
を用いた場合も有用であることがわかった。

さらに液晶材としてメルク社ＺＬＩ−４００３（商品名
）を用いた場合も同様の効果が得られたので他の液晶材
料を用いた場合も有用であることがわかった。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば長時間駆動を行っても
、強誘電性液晶の特性が低下することなく高速で液晶シ
ャッタを動作させることが出来る駆動方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、及び第２図は液晶駆動電圧波形図である。 第３図は本発明の一実施例に用いる液晶シャッタアレイ
の部分破断斜視図であり、１，２は基板、３は信号電極
、４は偏光板、５は共通電極である。 第４図は本発明の一実施例に用いる液晶シャッタアレイ
の部分破談斜視図（回路１６．１７はブロック図で表わ
しである）、第５図は第４図の線Ａ−Ａ”を通り偏光板
１２の上面に垂直な面における液晶シャッタアレイの断
面図であり、第４図及び第５図において１１．２０対向
基板、１２は偏光板、１３は強誘電性液晶、１４は選択
電極、１５は走査電極、１６は選択電極駆動回路、１７
は走査電極駆動回路、１８はスペーサ、１９は配向膜で
ある。 第６図、第８図は液晶に印加される電圧波形で、第７図
、第９図はそれぞれの場合の光の透過率と経過時間の関
係を示すグラフである。 第１０図は従来性われている駆動波形を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源、光シャッタアレイ、感光体を有し、前記光源から
   発し、前記光シャッタアレイによって制御された光で前
   記感光体の露光を行い画像を書き込む方式の電子写方式
   プリンティング装置に用いられる強誘電性液晶光シャッ
   タアレイ駆動方法において、プリンティングのために光
   シャッタアレイを駆動する時間帯以外の時間帯に、一周
   期内で、直流成分が生じない周期的な電圧波形を強誘電
   性液晶に印加することを特徴とする強誘電性液晶光シャ
   ッタアレイの駆動方法。