JPH0410570Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は液晶シヤツタを用いた記録装置に関す
るものである。

〔従来技術〕

近年、機械的に印字を行なうインパクトプリン
タに代わる記録装置として、光によつて記録を行
なうノンインパクトプリンタが使用され、中でも
液晶光シヤツタを用いた記録装置（以下、液晶プ
リンタと称す）が実用化されている。

この液晶プリンタは、例えば電子写真複写の際
用いられる感光体ドラムの近傍に長尺の液晶セル
を感光体ドラムの回転軸と平行に配設し、この液
晶セルの長手方向に沿つて多数設けられたマイク
ロシヤツタを記録信号に応じて開閉し、マイクロ
シヤツタを透過した光を等倍型の結像レンズアレ
イ（例えば商品名セルフオツクスレンズアレイ）
で感光体ドラムの表面に結像させて記録を行なう
ものである。

上述の様に構成された液晶プリンタでは、記録
密度が高い為、各マイクロシヤツタの開閉速度は
高速性が要求される。

従つて、液晶としては高速応答の可能なGH
（ゲスト・ホスト）型の液晶が用いられ、駆動法
としてはいわゆる２周波駆動法が用いられてい
る。この２周波駆動法は上述のGH型の液晶の中
でも、加えられる電界の周波数により誘電異方性
が反転する液晶を用い、この誘電異方性を零とす
る電界周波数を交差周波数_Cと称し、交差周波数
_Cよりも低周波数_Lの電界と、高い周波数_Hの電
界とを用いて各マイクロシヤツタを開閉させるも
のである。

上述の交差周波数_Cは液晶剤の温度により変動
し、液晶セルを常に一定温度に保つ必要が有る。
従来、この温度を一定に保持する為、液晶セルに
接触して、ヒータとサーミスタ等の測温素子を設
け、測温素子で液晶セルの温度を常に監視し、測
温素子で検出した温度を所定（基準）温度とを比
較することによりヒータを加熱制御し、液晶セル
を一定温度に保持している。

〔従来技術の問題点〕

上述の様な従来の記録装置の温度制御の構成で
は、測温素子の設けられる箇所は極めて狭い領域
である。したがつて、測温素子の設けられた箇所
は常に同一の温度に制御されるものの、液晶セル
の他の位置の温度が測温素子の設けられた箇所の
温度と異なる場合が生ずる。

例えば、長尺に構成された液晶セルの一部に多
くの電流を必要とするような記録データが連続す
る場合である。この様な記録データに基く駆動信
号が液晶セルに供給された場合は、液晶セルを構
成する電極の一部の領域に大きな電流が流れる。
すなわち、その領域近傍の部分は、流れる電流に
より電極が発熱し高温となるが、液晶セル上の他
の部分はそれに比べて低温である。

この為、大電流が流れた部分に上述の測温素子
が配設されていれば、他の部分はヒータにより設
定温度よりも低温に制御され、大電流が流れた部
分に測温素子が配設されていなければ、大電流が
流れた部分が設定温度よりも高温に制御されてし
まう。

このことは前述の２周波数駆動法では、マイク
ロシヤツタは電気的にコンデンサと等価であるた
め、周波数_Hを供給したときと、周波数_Lを供給
したときではマイクロシヤツタの両電極に接続さ
れている信号電極および共通電極に流れる電流値
が異なることであり、従つて、記録すべきデータ
画像により信号電極の電流分布がその都度異なる
ことになり、ヒータによる加熱制御が液晶セル全
体として安定せず、制御温度が常に変化すること
になる。

この様に制御温度が変化すると記録画像のコン
トラストも変化し、安定な画像を得ることができ
ない。

〔考案の目的〕

本考案は、上記従来の欠点に鑑み、液晶セルに
設けられる測温素子の位置に関係なく、液晶セル
を所定温度に制御し、画像コントラストが変化す
ることのない高画質の記録画像を得ることを可能
にした記録装置を提供することを目的とするもの
である。

〔考案の要点〕

本考案は上記目的を達成するために、共通電極
を有する第１の透明基板と、前記共通電極の長手
方向と交差方向に延び、かつ前記長手方向に配設
された多数の信号電極を有する第２の透明基板と
を前記両電極が交差対向する様に所定間隔を有し
て配設し、前記両透明基板間に液晶剤を封入する
ことにより、前記両電極の交差対向部にマイクロ
シヤツタを形成し、前記両電極に開閉信号を供給
して前記マイクロシヤツタを開閉し、光源からの
光を前記マイクロシヤツタを介して感光体へ光照
射する記録装置において、前記信号電極と交差対
向する発熱量調整用電極を前記第１の透明基板上
に設け、前記信号電極と共通電極間に流れる電流
による発熱量と、当該信号電極と前記発熱量調整
用電極間に流れる電流による発熱量との和がほぼ
一定となる様に、前記発熱量調整用電極に発熱量
調整用駆動信号を供給することを特徴とする。

〔考案の実施例〕

以下本考案の実施例について図面を参照しなが
ら詳述する。

第２図は本考案に係る記録装置として、液晶プ
リンタを用いた概略構成図である。同図におい
て、感光体ドラム１の周面近傍には、帯電器２、
光記録部３、現像器４、転写器５、クリーナ６等
が設けられており、感光体ドラム１は図示する矢
印方向に回転する。

光記録部３は光源である蛍光灯７、液晶シヤツ
ターユニツト８、結像レンズアレイ９および図示
しないシヤツター駆動回路で構成され、蛍光灯７
の発した光を液晶シヤツタユニツト８に設けられ
た後述するマイクロシヤツタで透過または遮断
し、マイクロシヤツタの透過した光を結像機能を
有する結像レンズアレイ９で感光体ドラム１の表
面に結像される。

液晶シヤツタユニツト８は第１図ａにその一部
の斜視図を示す様に、２枚の上、下ガラス基板８
ａ，８ｂをベースに構成されている。そして、後
述する共通電極が上ガラス基板８ａの下面に配設
され、同じく後述する信号電極が下ガラス基板８
ｂの上面に配設されている。共通電極及び信号電
極は共にクロムメツキ等が施された光を透過しな
い導電材料で構成されているが、前述のマイクロ
シヤツタ１１を構成する、各電極の交差部は透明
な導電材料、例えばネサガラスで構成されてい
る。また、各電極の交差部でマイクロシヤツタを
構成しない領域が後述する様に存在するが、各電
極は透明部材で構成されることもなく、マイクロ
シヤツタを構成しない為、同図ａには図示しな
い。また、本実施例の液晶プリンタは記録密度が
240dpi（ドツト／インチ）であり、記録速度が例
えばA₄サイズで毎分９枚程度である為、主走査
方向（感光体ドラム１の回転軸と平行方向）１ラ
イン分の記録に要する時間（以下書込み周期T_W
と称す）は2ms程度の速度が必要である。つま
り、各マイクロシヤツタは2ms毎に開閉しなけれ
ばならず極めて高速の応答性が要求される。

従つて、前述の様に各電極間にはGH型の液晶
剤が封入され、２周波駆動法により各マイクロシ
ヤツタ１１を開閉駆動する。

次に、各電極構成を第１図ｂ，ｃを用いて説明
する。

上述の様に上ガラス基板８ａの下面に形成され
た電極は共通電極COM２，３及び発熱量調整用
電極COM１，４の４本で構成されている。また、
下ガラス基板８ｂの上面に設けられた信号電極は
信号電極（SIN）１〜ｎの多数本で構成され、相
隣り合う信号電極は逆方向へその端部が引出され
たパターン構成である。

また、COM２，３とSIN１〜ｎの交差する部
分は上述の様に光が透過できる様に透明部材で構
成され、マイクロシヤツタ１１ａ，１１ｂ……が
構成されている。一方COM１，４とSIN１〜ｎ
の交差する領域１３は、前述の様に、光が透過し
ない導電部材で構成され、マイクロシヤツタを構
成していない。しかし、この領域１３の内部にも
液晶は存在し、前述の周波数_L，_H等の重畳波形
により液晶は開閉動作を行う。そこで、この領域
１３を以下ダミーシヤツタ１３と称する。

また、COM１〜４とSIN１〜ｎの交差領域を
マイクロシヤツタ１１ａ，１１ｂ，……の大きさ
に関係なく比較した場合、第１図ｃに示す様に、
SIN２，３上においてCOM２，３との交差対向
部S₂とS₃、COM１，４との交差対向部S₁，S₄は
同じ面積である。一方、交差対向部S₁，S₄とS₂，
S₃とは面積が交差対向部S₁，S₄が交差対向部S₂，
S₃より大きく構成されている。

以上の様な構成の記録装置において、以下にそ
の動作説明を行う。

先ず、第２図を用いて感光体ドラム１による記
録（画像形成）動作を説明する。

図示しない制御回路から後述する波形信号が
SIN１〜ｎ，COM１〜４へ供給されると、マイ
クロシヤツタ１１，１１ａ，１１ｂ……は、この
波形信号により開閉し、蛍光灯７より発した光を
透過又は遮断する。ここで、マイクロシヤツタ１
１を透過した光は結像レンズアレイ９により感光
体ドラム１の表面に結像される。

この時、感光体ドラム１は帯電器２により、コ
ロナ放電を受けて一様な電位に帯電しており、上
述の光記録部３から記録光を照射されて表面に静
電潜像を形成する。この様にして感光体ドラム１
の表面に形成された静電潜像は感光体ドラム１の
矢印方向の回転によつて現像器４で現像され、ト
ナー像となり、図示しない給紙部より送り出され
た転写紙１０と重ね合わされ、転写器５によりコ
ロナ放電が行われることにより、転写紙１０にト
ナー像は転写される。

転写紙１０に転写されたトナー像は図示しない
定着部にて転写紙１０上に熱定着され、転写紙１
０は液晶プリンタの外部へ排出される。また、転
写器５のコロナ放電にもかかわらず転写紙１０に
転写されないで感光体ドラム１上に残留するトナ
ーはクリーナ６により感光体ドラム１の表面より
除去される。

以上の様な、画像形成動作中、マイクロシヤツ
タ１１にはCOM１〜４、SIN１〜ｎより第３図
ａ〜ｅに示す波形信号が供給され、マイクロシヤ
ツタ１１は開閉駆動する。

すなわち、同図ａに示す前半の期間T_W／２、
周波数_Hと位相が180°異なる_Hなる波形信号、後
半の期間T_W／２、周波数_H，_Lの組合せ波形信
号（以下波形信号CM２と称す）をCOM２へ供
給する。

また、同図ｂに示す前半の期間T_W／２、周波
数_H，_Lの組合せ波形信号を後半の期間T_W／２、
周波数_Hの波形信号（以下波形信号CM３と称
す）をCOM３へ供給する。

一方、同図ｃに示す前、後半の期間T_W／２、
周波数_H，_Lの同じ組合せ波形信号（以下発熱量
調整用駆動信号CM１，４と呼ぶ）をCOM１，
４へ供給する。

また、同図ｄ，ｅはSIN〜ｎへ供給される波形
信号であり、上述のCM２，３の波形信号及び
CM１，４の発熱量調整用駆動信号と交差対向部
S₁〜S₄において重畳され、各交差対向部S₁〜S₄
（マイクロシヤツタ１１）の開閉を決定するため
の信号である。そして同図ｄの波形信号PT１は
マイクロシヤツタ１１の閉を設定する為の信号で
あり、同図ｅの波形信号PT２はマイクロシヤツ
タ１１の開を設定するための信号である。

ただし、上述の書込み周期T_Wの前半期間T_W／
２がマイクロシヤツタ１１ａすなわちCOM２上
のマイクロシヤツタ１１の開閉を選択するための
期間（以下選択期間と称す）であり、書き込み周
期T_Wの後半の期間T_W／２がマイクロシヤツタ１
１ｂすなわちCOM３上のマイクロシヤツタの選
択期間である。

上述のような波形信号CM２，３及び発熱量調
整用駆動信号CM１，４を、各々COM１〜４へ
供給し、波形信号PT１あるいはPT２をSIN１へ
供給すると、マイクロシヤツタ１１ａ，１１ｂへ
供給される各波形信号の重畳で波形は、第４図ａ
〜ｆに示す重畳波形となる。

即ち、マイクロシヤツタ１１ａには前半の選択
期間に同図ａに示す閉の重畳波形あるいは同図ｂ
に示す開の重畳波形が印加され、非選択期間に同
図ｃあるいはｄに示す開閉状態を継続する重畳波
形が印加される。また、マイクロシヤツタ１１ｂ
には後半の選択期間に同図ａあるいはｂに示す重
畳波形が印加され、非選択期間に同図ｃあるいは
ｄに重畳波形が印加されることになる。

以上はSIN１上のマイクロシヤツタ１１ａ，１
１ｂについて述べたが、他のマイクロシヤツタに
ついても同様に開、または閉駆動をさせる重畳波
形によつて動作させることができる。

一方、上述の様な重畳波形をマイクロシヤツタ
１１へ印加した場合、同図ａに示すマイクロシヤ
ツタを閉とする重畳波形は、同図ｂに示すマイク
ロシヤツタを開とする重畳波形に比べて高周波成
分が多い。マイクロシヤツタ１１はコンデンサと
等価と考えられるので、マイクロシヤツタ１１を
閉駆動する場合の方が開駆動に比べて、マイクロ
シヤツタ１１には大きな電流が流れることにな
る。

また、非選択期間に供給される重畳波形を比較
すると、第４図ｃとｄの重畳波形の高周波成分は
ほぼ同じであり、従つてマイクロシヤツタ１１を
流れる電流もほぼ同じである。

ここでダミーシヤツタ１３における重畳波形を
比較すると、SINに供給された波形信号がPT１
（すなわち閉信号）であるとダミーシヤツタ１３
には同図ｅのOV信号が供給され、PT２（すな
わち開信号）であるとダミーシヤツタ１３には同
図ｆの重畳信号が供給される。OV信号に比較す
ると同図ｆの重畳信号は高周波成分を多く含んで
いる。

さらにマイクロシヤツタ１１に流れる電流とダ
ミーシヤツタ１３に流れる電流を併合して比較す
る。

すなわち、第４図ａの重畳波形がマイクロシヤ
ツタ１１に供給される時にはダミーシヤツタ１３
にはOVが供給され、従つてSINには同図ａの重
畳波形による電流と、同図ｃあるいはｄの重畳波
形による電流との和が流れるのに対し、同図ｂの
重畳波形がマイクロシヤツタ１１に供給される時
にはダミーシヤツタ１３には同図ｆの重畳信号が
供給され、従つてSINにはｂの重畳波形による電
流と、同図ｃあるいはｄの重畳波形による電流
と、同図ｆの重畳波形による電流との和が流れる
ことになる。

従つて各SIN１〜ｎからCOM１〜４へ流れる
電流の和は交差対向部S₁とS₄の面積を適宜設定す
ることによりマイクロシヤツタ１１の開閉にかか
わらず一定とすることができる。即ち、各交差対
向部S₁〜S₄はそれぞれコンデンサと等価であるた
め、それぞれをコンデンサの容量をC₁＋C₄，C₂，
C₃とすると、１本のSINには第５図の等価回路で
表す電流I₄が流れることになる。従つて、記録デ
ータが液晶シヤツタユニツト８の長手方向の一部
の位置のマイクロシヤツタ１１を開または閉に駆
動する状態が継続するデータであつても、液晶シ
ヤツタユニツト８の温度が不均一になることはな
い。

尚、記録データによつてCOM１〜４のいずれ
に多く電流が流るかは異るが、COM１〜４はい
ずれも細くまた極めて近接しているので、どの共
通電極が発熱するかは温度分布上特に問題とはな
らない。

またCOM１〜４は信号を供給する側の端部に
近いほど多くの電流が流れ、発熱も大であるが、
常時同じ発熱量であり、記録画像によつて発熱分
布が変動するわけではないのでヒータの発熱分布
を適宜設定すること等により簡単に補正できる。

また、実施例で用いるダミーシヤツタS₁，S₄の
面積を以下の計算式により求めることができる。
まず、前述の周波数_Hは数10〜数100KHzの周波
数信号が用いられているため、交流理論より第５
図の各電流I₁〜I₄を求めると、 I₁＝１／Δ・Z₁｛（１／Z₂＋１／Z₃＋１／Z₄） V₁−V₂／Z₂−V₃／Z₃｝ I₂＝１／Δ・Z₂｛（１／Z₃＋１／Z₁＋１／Z₄） V₂−V₃／Z₃−V₁／Z₁｝ I₃＝１／Δ・Z₃｛（１／Z₁＋１／Z₂＋１／Z₄） V₃−V₁／Z₁−V₂／Z₂｝ I₄＝１／Δ・Z₄（V₁／Z₁＋V₂／Z₂＋V₃／Z₃） ただし、Δ＝１／Z₄＋１／Z₁＋１／Z₂＋１／Z₃、ω＝
2π_Hと する。

Z₁＝R₁＋１／jωC₁、Z₂＝R₂＋１／jωC₂、 Z₃＝R₃＋１／jωC₃、Z₄＝R₄ 次にこの電流I₁〜I₄で消費される有効電力Ｐを
求めると、 Ｐ＝｜I₁｜²R₁＋｜I₂｜²R₂＋｜I₃｜²＋｜I₄｜²R₄
となる。

（ただし、｜In｜はInの実効値とする。） ここで、SIN１〜ｎのいずれかに波形信号PT
１が供給されたときのこの値をP_PT1，波形信号
PT２のときの値をP_PT2とし、期間T_W／２の間の
ｔ＝０からｔ＝１／２T_Wまでに消費されるエネルギ ーつまり発熱量をそれぞれJ_PT1，J_PT2とすると、 J_PT1＝∫^1/2〓^TW _t=0P_PT1dt、J_PT2∫^1/2〓^TW _t=0P_PT2dt となる。

従つて、本考案によるダミーシヤツタの容量
C₁またはC₄は、 J_PT1＝P_PT2 となるように決定される。これによりダミーシヤ
ツタS₁またはS₄の面積はE₁（E₄）＝ｄ／εC₃で決定さ れる（ただしεは液晶の誘電率の平均、ｄは液晶
層厚である）。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように本考案によれば、信
号電極の自己発熱を一定にすることにより、電極
の発熱分布が一定となり、記録データによつて、
液晶パネルの温度分布が変化しないため、温度制
御が簡単になり、また安定した記録画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本実施例の記録装置の液晶シヤツタ
ユニツトの斜視図、第１図ｂ，ｃは本実施例の記
録装置の液晶シヤツタユニツトの信号電極と共通
電極の構成図、第２図は、記録装置の構成図、第
３図ａ〜ｅは信号電極及び共通電極へ供給される
波形信号の構成図、第４図ａ〜ｆは信号電極及び
共通電極の交差部へ印加される重畳波形の構成
図、第５図はマイクロシヤツタおよびダミーシヤ
ツタの等価回路図である。 １……感光体ドラム、３……光記録部、８……
液晶シヤツタユニツト、１１，１１ａ，１１ｂ…
…マイクロシヤツタ、１３……ダミーシヤツタ、
S₁〜S₄……交差対向部、COM２，３……共通電
極、COM１，４……発熱量調整用電極、SIN１
〜ｎ……信号電極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 共通電極を有する第１の透明基板と、前記共
   通電極の長手方向と交差方向に延び、かつ前記
   長手方向に配設された多数の信号電極を有する
   第２の透明基板とを前記両電極が交差対向する
   様に所定間隔を有して配設し、前記両透明基板
   間に液晶剤を封入することにより、前記両電極
   の交差対向部にマイクロシヤツタを形成し、前
   記両電極に開閉信号を供給して前記マイクロシ
   ヤツタを開閉し、光源からの光を前記マイクロ
   シヤツタを介して感光体へ光照射する記録装置
   において、前記信号電極と交差対向する発熱量
   調整用電極を前記第１の透明基板上に設け、前
   記信号電極と共通電極間に流れる電流による発
   熱量と、当該信号電極と前記発熱量調整用電極
   間に流れる電流による発熱量との和がほぼ一定
   となる様に、前記発熱量調整用電極に発熱量調
   整用駆動信号を供給することを特徴とする記録
   装置。 (2) 前記液晶剤は交差周波数_Cにて誘電異方性が
   零となる液晶剤であり、前記開閉信号及び前記
   発熱量調整用駆動信号は、前記交差周波数_Cよ
   りも高い周波数_Hと低い周波数_Lとを用いた駆
   動信号であることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の記録装置。