JPH045366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、液晶の電気光学効果を利用した光記
録方式の記録装置、更に詳しくはその記録装置に
記録ヘツドとして使用される液晶光シヤツタの温
度制御装置に関する。

〔従来技術〕

近年、インパクトプリンタに代わる記録装置と
して、レーザ、OFT、LED、LCDなどの光変換
素子を用いた光記録方式の記録装置が種々開発さ
れている。その中でも液晶光シヤツタを使用した
記録装置が、高印字品質、高速、低雑音といつた
利点を有するために、特に注目されている。その
記録装置は、液晶光シヤツタを記録ヘツドとして
用い、記録信号に応じて光シヤツタを選択開閉す
ることにより、光源からの光を選択透過させるこ
とで、感光体に光書込みを行うというものであ
る。

ところで、液晶光シヤツタの駆動方法として
は、液晶の誘電異方性が電場の周波数の変化によ
つて反転する性質を利用した二周波駆動方式が知
られている。即ち、第９図に示すように、液晶は
交差周波数f_Cより低い周波数では誘電異方性は正
となりまた周波数がf_Cより高くなると誘電異方性
が負に反転するという性質を有する。そして電場
の周波数としてf_Cより低い周波数f_Lを印加する
と、液晶分子が電場に平行に配列し、光シヤツタ
として用いた場合、シヤツタ開の状態とすること
ができる。またf_Cより高い周波数f_Hを印加する
と、液晶分子は電場に垂直に配列し、シヤツタ閉
の状態となり、この開閉機能を制御することによ
つて、感光体への記録ヘツドとして好適に使用す
ることができる。

しかしながら、液晶の誘電異方性は、粘度に敏
感であり、従つて温度変化によつて大きく変化す
るという傾向を有する。粘度が変わるとf_Cが変化
し、例えば温度が20℃から40℃まで上昇すると、
f_Cは5KHzから46KHzへと１桁近くも変化するため
に、光シヤツタとして機能しなくなる。そのた
め、液晶光シヤツタを使用する場合は、温度を一
定に制御することが要求され、また低粘度であれ
ば液晶分子の働きが速まり高速応答が期待される
ため、ある程度温度を上げて用いられる。

第１０図にその液晶光シヤツタの温度制御装置
の一例として二位置装置方式の温度制御装置を示
す。

図中Ｈは液晶光シヤツタ（図示せず）に設けた
ヒータであり、比較回路Q_Aの出力によりトラン
ジスタQ_Bのスイツチ動作を制御することでヒー
タＨへの通電を制御し、液晶光シヤツタの温度を
制御するように構成されている。即ち、比較回路
Q_Aの非反転端子I_Nに液晶光シヤツタに取り付け
たサーミスタTHと抵抗器R_Aとで電源電圧V₁₀を
分割した電圧V_Nを入力し、これによつて液晶光
シヤツタの温度を検知すると共に、他方の反転端
子I_Iに基準電圧として電源電圧V₁₀を抵抗器R_Bと
R_Cとで分割した電圧V₁が入力されている。そし
て、液晶光シヤツタの温度が低いときは、サーミ
スタTHの抵抗値が大きくなり、V_N＞V_Iとなつ
たときに比較回路Q_Aの出力がハイレベルとなり、
これによつてトランジスタQ_Bがオンしてヒータ
Ｈに通電し、液晶光シヤツタが加熱される。また
液晶光シヤツタの温度が高くなると、サーミスタ
THの抵抗値は小さくなり、V_N＜V_Iになつたと
きに比較回路Q_Aの出力はローレベルとなり、こ
れによつてトランジスタQ_Bがオフし、ヒータＨ
への通電が停止され同ヒータＨの発熱が停止され
る。

〔従来技術の問題点〕

しかし、上記のような温度制御装置では、液晶
光シヤツタの温度が設定温度より低くなつたとき
にヒータＨに通電し、設定温度より高くなるとヒ
ータへの通電を停止するだけであるために、第１
１図に示すように、温度制御の精度が十分でな
い。特に雰囲気温度が変化した時に安定性が維持
できない。そのため、液晶光シヤツタの動作特
性、即ちシヤツタの開口率が不安定となり、感光
体に光書込みを行う場合に潜像電位を不均一と
し、現像時において画像濃度がバラツキを生じ、
印字品質を悪化させるという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点に鑑、雰囲気温度が変化して
も液晶光シヤツタの温度を高精度で制御すること
ができ、それによつて液晶光シヤツタの動作特性
を安定させ、もつて印字品質を良好に維持するこ
とができる液晶光シヤツタの温度制御装置を提供
することを目的とする。

〔発明の要旨〕

本発明は上記目的を達成するために、加熱手段
と、該加熱手段により加熱される液晶光シヤツタ
の温度を検出する第１の温度検出手段が設けら
れ、該第１の温度検出手段の出力に基づき前記加
熱手段の通電を制御する加熱制御部を有し、複数
のマイクロシヤツタの選択開閉により光源の光を
選択透過させ感光体に光書込みを行う液晶光シヤ
ツタの温度制御装置において、上記液晶光シヤツ
タが置かれた雰囲気の温度を検出する第２の温度
検出手段と、該第２の温度検出手段の出力に基づ
き上記加熱手段への通電率を変化させる制御手段
を有し、該制御手段は上記液晶光シヤツタの雰囲
気温度が高いときは、雰囲気温度が低いときより
通電率を低く制御することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に参照して詳細に
説明する。まず、液晶光シヤツタを用いた記録装
置の構成を説明する。第５図にその記録装置の構
成図を示す。

同図において、感光体１の表面はあらかじめ帯
電器２にて均一に帯電されている。液晶光シヤツ
タ部３は記録情報を受けてタイミングなどを制御
する記録制御部４により駆動され、情報の電気光
学変換を行い、感光体１の表面に光書込みを行
う。このようにして形成された静電潜像は現像器
５にてトナーにより現像され可視像化される。ま
た、転写紙６に給紙ロール７により給送され、待
機ロール８にて上記転写紙６の先端と上述のトナ
ー像の先端とが一致するように同期をとられて転
写器９において転写紙６にトナー像が転写され
る。転写紙６は分離部１０にて感光体１より分離
されサーミスタ１１ａと定着用ヒータで一定温度
に温度制御された定着器１１で熱定着され、排紙
ロール１２により機外に搬出される。一方、転写
器９で完全に転写されなかつたトナーが感光体１
の表面に残留しているため、除電器１３で残留ト
ナーの電荷を除電した後、クリーニング部１４に
より清掃され、イレーサ１５で感光体１の表面を
除電した後、次の露光に備えて帯電器２により再
び一様な電荷が感光体１の表面に付与される。

このような記録工程に用いられる液晶光シヤツ
タ部３の構成を第６図により説明する。

同図に示すように、液晶光シヤツタ部３は光源
１６、光源用ヒータ１７、液晶光シヤツタ１８、
液晶用ヒータ１９、結像レンズ２０及び制御用基
板２１ａ，２１ｂにより主に構成されている。光
源１６には蛍光灯が用いられ、光源用ヒータ１７
の一端には光源用ヒータ１７の温度を検出するサ
ーミスタ２２が取り付けられ、また液晶シヤツタ
部３のほぼ中央部には、後述する液晶光シヤツタ
１８の雰囲気温度を検出するためのサーミスタ３
０が取り付けられている。また液晶光シヤツタ１
８はゲストホスト型の液晶光シヤツタでその構造
は、第７図、第８図に示すように、２枚のガラス
基板２３，２４の間に液晶混合物を封入してな
り、ガラス基板２３には、信号電極２５が交互に
備わつており、ガラス基板２４には共通電極２６
が備わつている。マイクロシヤツタ２７は信号電
極２５と共通電極２６の交わる部分に必要な大き
さで、必要な形状だけ酸化インジウム（In₂O₃）
やスズ（SnO₂）等の透明電極により構成される。
このように構成された液晶パネル２８に少なくと
も１枚の偏光板及び液晶用ヒータ１９を配するこ
とにより、液晶光シヤツタ１８に構成されてい
る。また、液晶光シヤツタ１８にも後述する液晶
光シヤツタ１８の温度を検出するためのサーミス
タ２９が取り付けられている。

感光体１への光書込みは、信号電極２５と共通
電極２６に制御用基板２１ａ，２１ｂより駆動信
号を与えることにより、液晶光シヤツタ１８の各
マイクロシヤツタ２７を開閉制御し、開状態のマ
イクロシヤツタ２７を透過した光源１６の光を感
光体１の表面に照射することにより行われる。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、上
記液晶光シヤツタ１８の温度制御装置を示したも
のである。

第１図において、３１は液晶光シヤツタに取り
付けたサーミスタ２９により温度を検出し、この
温度出力によつてヒータ１９への通電を制御する
加熱制御部である。この加熱制御部３１は、比較
回路Q₁の非反転端子（＋入力）に電源電圧V₁₀を
抵抗器R₁とサーミスタ１９で分割した電圧V_Nを
入力し、他方の反転端子（−入力）に抵抗器R₂
と抵抗器R₃及び可変抵抗器VR₁で分割した電圧
V₁を入力して、V_N＞V_Iとなつたときに比較回路
Q₁の出力がハイレベルとなり、これによつて出
力トランジスタQ₂がオンし、ヒータ１９に通電
を行う。記録装置の電源投入時には液晶光シヤツ
タが冷えた状態であるために、サーミスタ２９の
抵抗値は大きく、V_N＞V_Iとなつて比較回路Q₁は
ハイレベルを維持する。これにより出力トランジ
スタQ₂がオンしつづけ、ヒータ１９に連続的に
通電して液晶光シヤツタを加熱し、第２図ａに示
すように電源投入時のＡの時間領域を加熱制御部
３１の制御動作によつて加熱を行う。本実施例で
は、可変抵抗器VR₁を調整することによつて、液
晶光シヤツタを43℃まで加熱するように設定し
た。従つて、液晶光シヤツタの温度が43℃を越え
ると、V_N＜V_Iとなるために、第２図ｂに示すよ
うに、比較回路Q₁の出力がローレベルとなり、
出力トランジスタQ₂がオフし、ヒータ１９への
通電を停止する。なお、本実施例では制御系の電
源はV₁₀として示す10Vの電源を使用し、ヒータ
１９の電源はV₂₄として示す24Vの電源を使用し
ている。

３２は液晶光シヤツタの温度が設定温度を越え
た場合に、ヒータ１９への通電を停止する温度制
限部であり、比較回路Q₃の非反転端子に上記比
較回路Q₁と同じく抵抗器R₁とサーミスタ２９の
分割電圧を入力し、他方の反転端子に抵抗器R₇
と抵抗器R₈及び可変抵抗器VR₂の分割電圧を入
力している。そして、可変抵抗器VR₂を調整する
ことによつて、液晶光シヤツタの温度が45℃以上
になると第２図ｃに示すように、比較回路Q₃の
出力がローレベルとなり、これにより後述する温
度制御部３３の比較回路Q₄出力を強制的にロー
レベルとして、ヒータ１９への通電を禁止して液
晶光シヤツタの温度制御を行う。

３３は液晶光シヤツタの温度を設定温度に維持
するように制御する温度制御部であり、同制御部
３３は鋸歯状発振器であると同時に、上記の如く
液晶シヤツタ部の中央部に取り付けたサーミスタ
３０により雰囲気温度を検出して液晶光シヤツタ
の温度を設定温度に制御する。更に本実施例で
は、設定温度を液晶光シヤツタを高速応答で使用
できる最適温度条件として45℃に設定した。以下
にその動作を詳細に説明する。

比較回路Q₄の非反転端子には、基準電圧とし
て抵抗器R₉とR₁₀で分割した電圧を入力し、他方
の反転端子にはサーミスタ３０、可変抵抗器VR₃
とコンデンサＣとで構成した時定数回路の出力を
入力している。なお、D₁はコンデンサＣのサー
ミスタ３０側への放電を阻止するダイオードであ
る。まず初期状態ではコンデンサＣの電圧は0V
であるので、電源を投入するとコンデンサＣの電
圧は時定数回路の時定数で指数関数的に上昇し、
この電圧が抵抗器R₉とR₁₀で定めた基準電圧V₂＝
V₁₀・（R₁₀／R₉＋R₁₀）より高くなると、比較回
路Q₄の出力がハイレベルからローレベルに反転
する。次いで同比較回路Q₄の出力がローレベル
になるために、コンデンサＣの電荷が、抵抗器
R₁₁及びダイオードD₃を通して放電する。このと
き比較回路Q₄の基準電圧側の非反転端子の電圧
は、抵抗器R₉と抵抗器R₁₀、R₁₂の並列抵抗との
分割電圧 V₁＝V₁₀・（Ｒ／R₉＋Ｒ） （但し、Ｒ＝R₁₀・R₁₂／R₁₀＋R₁₂）となつてお
り、コンデンサＣの電圧がV₁より低くなると、
比較回路Q₄の出力はハイレベルに反転し非反転
端子の電圧はV₂になる。なお、コンデンサＣの
放電時にはダイオードD₂のカソード側がローレ
ベルとなるために、サーミスタ３０、可変抵抗器
VR₃からコンデンサＣへの充電は行われない。こ
の後、コンデンサＣは再び充電を開始し、上記と
同様にコンデンサＣの電圧がV₂より高くなると
比較回路Q₄の出力はローレベルとなり、更にこ
れから放電を開始してコンデンサＣの電圧がV₁
より低くなると、比較回路Q₄の出力はハイレベ
ルとなつて発振動作を繰り返し行う。そして、比
較回路Q₄の出力がハイレベルのとき、出力トラ
ンジスタQ₅がオンし、ヒータ１９に通電して液
晶光シヤツタを加熱し、また出力がローレベルに
なると出力トランジスタQ₅がオフしてヒータ１
９への通電を停止する。

比較回路Q₄の出力がハイレベルとなり、出力
トランジスタQ₅がオンしてヒータ１９へ通電す
る時間は、コンデンサＣの電圧がV₁からV₂まで
充電する時間であり、時定数回路の時定数によつ
て定まる。コンデンサＣが充電する場合、その時
定数はサーミスタ３０、可変抵抗器VR₃及びコン
デンサＣの容量で定まり、サーミスタ３０によつ
て雰囲気温度を検出しているために、サーミスタ
３０の抵抗値はその雰囲気温度により変化する。
従つて、比較回路Q₄の出力がハイレベルとなり、
ヒータ１９に通電する時間は、雰囲気温度に応じ
て変化する。

一方、比較回路Q₄の出力がローレベルになり、
ヒータ１９への通電を停止する時間は、コンデン
サＣの電荷が放電してその電圧がV₂からV₁まで
減少する時間である。コンデンサＣの電荷が放電
する場合、その時定数はコンデンサＣの容量と抵
抗器R₁₁の抵抗値によつて定まるために、雰囲気
温度によつて変化することはなく、常に一定とな
る。

従つて、雰囲気温度が低い場合は、サーミスタ
３０の抵抗値が大きくなつているために、第３図
ａに示すように、コンデンサＣがV₁からV₂まで
充電する時間はTC₁は長くなる。一方、コンデン
サＣの電荷がV₂からV₁まで放電す時間TDは一定
であるので、第３図ｂに示すように比較回路Q₄
の出力がハイレベルになる時間が長くなり、ヒー
タ１９に通電する通電率は高いものとなる。また
雰囲気温度が高くなるとサーミスタ３０の抵抗値
は小さくなり、第４図ａに示すように充電カーブ
は急になり、TC₂として示すコンデンサＣのV₁
からV₂までの充電時間は短くなる。これにより、
第４図ｂに示すように、比較回路Q₄の出力がハ
イレベルになる時間が短くなり、他方のローレベ
ルの時間TDは一定であるために、ヒータ１９へ
の通電率は低くなる。以上のように雰囲気温度が
変化すると、その変化分をヒータ１９への通電時
間が変化し、一方ヒータ１９への通電停止時間は
一定であるために、温度に応じてヒータ１９への
通電率（TC／TD＋TC）が無段階に変化する。
即ち、雰囲気温度が低いときは、熱放散も多くな
るので高通電率で保温し、雰囲気温度が高いとき
は熱放散が少なくなるので、低通電率で保温する
ことができる。しかも温度制御部３３の発振周期
毎にサーミスタ３０により液晶光シヤツタの雰囲
気温度を検出し、その検出値を温度制御部３３に
一周期毎に帰還する構成であるために、従来に比
較して格段の精密制御を行うことができ、第２図
ａに示すように雰囲気温度に関係なく極めて安定
した温度制御を行うことができる。

以上により、記録装置の電源投入時には、加熱
制御部３１の制御動作によつて、液晶光シヤツタ
温度43℃までヒータ１９に連続的に通電するため
に、液晶光シヤツタを短時間で加熱することがで
き、ウオームアツプ時間を短縮することができ
る。また加熱制御部３１により43℃までヒータ１
９に通電した後、温度制御部３３により温度制御
を行うために、第１１図にＣとして示すような液
晶光シヤツタを急激に上昇したときに生じるオー
バシユートを防止することができる。更に液晶光
シヤツタの温度が43℃以後は、上記のように温度
制御部３３により精密制御を行い、且つ設定温度
を越えた場合は温度制限部３２により、ヒータ１
９への通電を強制的に停止するために、液晶光シ
ヤツタの温度を安定した温度に維持することがで
きる。従つて液晶光シヤツタの動作特性、即ちシ
ヤツタの開口率を安定したものとし、感光体に光
書込みを行う場合に潜像電位が不均一になること
を防止することができ、それによつて現像時にお
ける画像濃度のバラツキを防止することができ
る。

なお、電源投入時に加熱制御部３１が始動して
ヒータ１９に通電を行うが、実際にはこれと同時
に温度制御部３３も始動して発振動作を開始す
る。この場合、加熱制御部３１の出力トランジス
タQ₂がオンしつづけるので、温度制御部３３が
始動しても何ら加熱制御部３１の動作に影響を与
えることはない。

また、実施例では、ヒータへの通電停止時間を
一定とし、雰囲気温度に応じてヒータの通電時間
を変化させる例を示したが、これに限ることはな
く、例えば周期を一定とし、ヒータへの通電時間
を温度に応じて変化させるものであつてもよいこ
とはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、加熱手段
への通電率を雰囲気温度に応じて変化させるよう
にしたので、液晶光シヤツタを雰囲気温度に関係
なく極めて安定した温度に制御することができ
る。また液晶光シヤツタの温度が安定するため
に、液晶光シヤツタの動作特性を安定させること
ができ、それによつて感光体に光書込みを行う場
合に潜像電位を均一にすることができるので、現
像時において生じる画像濃度のバラツキを防止
し、印字品質を良好に維持することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は
上記実施例の動作を示すタイムチヤート、第３図
は雰囲気温度が低い場合の温度制御部の動作を示
すタイムチヤート、第４図は雰囲気温度が高い場
合の温度制御部の動作を示すタイムチヤート、第
５図は記録装置の概略構成図、第６図は液晶光シ
ヤツタ部の断面図、第７図は液晶光シヤツタの平
面図、第８図は液晶光シヤツタの斜視図、第９図
は液晶の誘導異方性の特性図、第１０図は従来例
の温度制御装置の回路図、第１１図はその第１０
図の温度制御装置の特性図である。 ３……液晶光シヤツタ部、１８……液晶光シヤ
ツタ、１９……ヒータ、２９，３０……サーミス
タ、３１……加熱制御部、３２……温度制限部、
３３……温度制御部、Q₁，Q₃，Q₄……比較回路、
Q₂，Q₅……出力トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱手段と、該加熱手段により加熱される液
   晶光シヤツタの温度を検出する第１の温度検出手
   段が設けられ、該第１の温度検出手段の出力に基
   づき前記加熱手段の通電を制御する加熱制御部を
   有し、複数のマイクロシヤツタの選択開閉により
   光源の光を選択透過させ感光体に光書込みを行う
   液晶光シヤツタの温度制御装置において、 上記液晶光シヤツタが置かれた雰囲気の温度を
   検出する第２の温度検出手段と、該第２の温度検
   出手段の出力に基づき上記加熱手段への通電率を
   変化させる制御手段を有し、該制御手段は上記液
   晶光シヤツタの雰囲気温度が高いときは、雰囲気
   温度が低いときより通電率を低く制御することを
   特徴とする液晶光シヤツタの温度制御装置。