JPH059706Y2

JPH059706Y2 -

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Publication number: JPH059706Y2
Application number: JP13507186U
Authority: JP
Priority date: 1986-09-02
Filing date: 1986-09-02
Publication date: 1993-03-10
Anticipated expiration: 2001-09-02
Also published as: JPS6341128U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、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。

〔従来の技術〕

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_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_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_Cをより低い周波数_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_Cより高い周波数_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_Cが変化
し、例えば温度が20℃から40℃まで上昇すると、
_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制御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。

〔考案が解決しようとする課題〕

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ときに安定性が維
持できない。このような場合、第１１図にΔtと
して示す液晶光シヤツタの温度変動範囲は0.5℃
以下が要求されるのに対して、従来の二位置制御
方式では２℃程度となる。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にバラツ
キを生じ、印字品質を悪化させる。

またサーミスタTH及びヒータＨは、液晶光シ
ヤツタを構成する例えはガラス基板に密着して取
り付けており、電源投入時にヒータＨが密着した
ガラス基板の温度より、サーミスタTHが検出す
る温度が低くなり、両者が同じになるまで時間差
がある。即ち、ヒータＨによりガラス基板か温め
られ、その熱がサーミスタTHに伝わるまでに時
間差が生じ、この傾向は液晶光シヤツタの雰囲気
温度が低い程長くなる。そのためサーミスタTH
が適温を検出したときは、ヒータＨが密着した部
分のガラス基板は適温をはるかに越えており、第
１１図にＦとして示すようにオーバーシユートと
なつて現れ、その分ウオームアツプ時間が長くな
るという欠点があつた。

本考案は上記欠点に鑑み、雰囲気温度が変化し
ても液晶光シヤツタを高精度で制御することがで
き、それによつて印字品質を良好に維持できると
共に、オーバーシユートをも有効に防止すること
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。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記課題を解決するために、加熱手段
が設けられ、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、液晶光シヤツタの温度を検知する検知手段
と、該検知手段が第１の所定温度を検知した時に
計時を開始し、第２の所定温度を検知した時に計
時を終了する計時手段と、該計時手段の出力に基
づき前記第１の所定温度から前記第２の所定温度
に至る温度勾配を演算する演算手段と、該演算手
段の出力に基づき前記加熱手段への通電率を前記
温度勾配が低く程低く制御する通電制御手段とを
有することを特徴とする。

〔作用〕

この考案の作用を説明する。

液晶光シヤツタに加熱手段と温度検知手段を設
け、加熱手段による加熱後温度検知手段が第１の
所定温度を検知してから、第２の所定温度を検知
するまでの時間を計時手段により計時し、この計
時結果より第１の所定温度から第２の所定温度ま
での温度勾配を演算手段により演算する。この演
算結果に基づく温度勾配が低く程通電制御手段に
よる加熱手段への通電率を低く制御する。

これによりオーバーシユートをすることなく液
晶光シヤツタの温度を安定して制御できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して詳細に
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
電気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は給紙ロール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
ナーを中和した後、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が取り付けられている。また液晶光
シヤツタ１８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）や酸化スズ（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は
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図は本考案の要部構成を示したもので、液
晶光シヤツタ１８の温度を制御する温度制御装置
の回路ブロツク図を示したものである。

図中３０は、CPU（プロセツサ回路）であつ
て、図示しないROMに格納されたマイクロプロ
グラムに従つて、記録装置全体の制御及び温度制
御を行う。またCPU３０は、内部にROM、
RAMを備えたROM、RAM内蔵タイプであると
共に、Ａ／Ｄ変換器３１も有する。３２は、前記
液晶光シヤツタ１８の温度検出用のサーミスタ２
９の出力を電圧信号に変換する抵抗−電圧変換回
路であつて、この抵抗−電圧変換回路３２によつ
て変換された電圧信号は、前記Ａ／Ｄ変換器３１
によりデイジタル信号に変換される。更に、３３
はCPU３０の指令に従つて前記液晶光シヤツタ
１８の加熱用のヒータ１９に通電するヒータ駆動
回路である。なお、Ａ／Ｄ変換器３１は、10ビツ
トの出力を有し、抵抗−電圧変換回路３２から入
力された電圧を1024段階に分解する機能を有す
る。従つて、分解能を0.05℃とすると、0.05℃×
1024＝51.2となり、例えば０℃から51.2℃までの
範囲を入力することができる。

本考案では、液晶光シヤツタ１８の温度の立ち
上がり特性は、雰囲気温度が低いほど熱放散が多
くなるので遅くなり、また雰囲気温度が低いほど
サーミスタ２９とガラス基板の熱結合が悪く（時
定数が高く）なり、オーバーシユートも高くなる
点に着目した。すなわち、第２図に示すように、
雰囲気温度をT_A，T_B，T_Cとした場合、雰囲気温
度が比較的低いT_A（10℃）のときは、Ａとして示
す如く、比較的低傾斜の昇温カーブとなり、また
雰囲気温度が標準のT_B（20℃）のときはＢとして
示す昇温カーブとなり、更に雰囲気温度が比較的
高いT_C（30℃）のときは、Ｃとして示す如く比較
的高傾斜の昇温カーブとなる。そして、雰囲気温
度が低く、傾斜が低くなるほどオーバーシユート
も多くなる。そこで、本実施例では液晶光シヤツ
タ１８の昇温時の傾斜を検出し、この結果に基づ
き傾斜が低いほど通電率も低くするようにしたも
のである。具体的には、第２図に示す如く昇温時
に40℃から43℃までに要する時間を図示しない計
時装置により測定し、この時間Ｔで温度差Ｄ（43
−40＝３℃）を割算することにより昇温時の傾斜
を求める。即ち、間接的に雰囲気温度を検出し、
第２図に示す如く雰囲気温度が低く、傾斜が低い
ほど低通電率にて通電することにより、43℃から
設定温度である47℃までの傾斜を低くするように
したものである。

このような考え方に基づき本考案の動作を第３
図に示すフローチヤートを参照しながら説明す
る。なお、第３図に示す温度制御ルーチンは、
CPU３０のルーチンの１つであつて、約80msの
周期で通過する。また、ヒータ１９のデユーテイ
の決定は、本ルーチンを16回通過する毎にチエツ
クを行う。

第３図において、装置の電源投入時、まずステ
ツプ（以下、STという）１でカウンタＵ（図示せ
ず）に15をセツトし、ST2でカウンタＵに１を加
算する処理を行う。次いで、ST3でそのカウンタ
Ｕの値が16か否かを判定するが、ST2で16がセツ
トされているのでST4に進む。ST4では、前記液
晶光シヤツタ１８の温度検出用サーミスタ２９の
出力をＡ／Ｄ変換器３２によつて変換した変換値
Ｈをセツトする処理を行う。そして、ST5で前記
液晶光シヤツタ１８の温度を示す変換値ＨがＨ≧
40℃か否かを判定する。40℃は予め設定した温度
であつて、記録装置の電源投入時は液晶光シヤツ
タ１８の温度は室温となつているので、前記ST5
ではNOになり、ST6でヒータ１９をオンする処
理を行う。

この後、再びST3に戻つて前記と同様の処理を
開始し、前記ST5において液晶光シヤツタ１８の
温度、即ち変換値が40℃に達するまで前記と同様
の動作を繰り返し行う。

次いで、ST5において液晶光シヤツタ１８の温
度が40℃に達した場合は、ST7に進み、ウオーム
アツプ（Ｗ、Ｕ）が完了したか否かを判定する。
この場合、電源を投入してから液晶光シヤツタ１
８の設定温度である47℃を一度越えた時点をもつ
てウオームアツプ完了と定めている。従つて、
ST7では前記ST5で液晶光シヤツタ１８の温度が
40℃に達したばかりであるため、NOとなりST8
に進む。ST8は、後述するＸデータがあるか否か
を判定するもので、初期状態ではＸデータは登録
されていないため、ST9に進み、計時装置により
計時を開始する。この状態では、液晶光シヤツタ
１８の温度は40℃であつて、この後ST10で43℃
になると、ST11で計時を停止する。ここで求め
た40℃から43℃になるまでの時間ＴをCPU３０
の内部RAMの計時レジスタに記憶させ、ST12
でＤ／Ｔの演算を行つてＸを求める。すなわち、
Ａ／Ｄ変換器３１の分解能を0.05とした場合に、
３℃に相当するステツプＤ（３÷0.05＝60）を時
間Ｔで割つた値Ｘを求め、この値を温度上昇定数
とする。次いで、ST13で前記Ｘからデユーテイ
を決定するための制御定数Ｗを求める。CPU３
０の内部ROMには、第４図ａに示すように、X₁
テーブルが格納され、前記ST12で求めたＸの値
に対応して制御定数Ｗが定められている。具体的
には、X₁が60〜15に対応してＷが２〜16まで段
階的に定められ、X₁の値が大きいほどＷの値は
小さくなつている。つまり、X₁の値が大きいほ
ど、雰囲気温度が高いときであるため、X₁が大
きいほどＷは大きく設定され、従つて雰囲気温度
が低いほど後述するように、Ｗを小さくして通電
率を低くするようになつている。なお、液晶光シ
ヤツタ１８の温度が計時終了の43℃になるまで
は、前記ST6でヒータ１９はオンとなつており、
従つて43℃まではデユーテイ100％で通電され、
ウオームアツプ時間を短縮するようになつてい
る。

ST13でＷを求めた後、ST14で前記カウンタＵ
をクリアして０とし、ST15に進む。ST15では、
前記Ｗの値が０か否かを判定し、Ｗ≠０であれば
ST16に進む。ここで、前記ST13で例えば温度上
昇定数X₁が15であつて、これに対応したＷが２
であつたとすると（X₁テーブル参照）、前述の如
く、ST16に進み、ヒータ１９をオンする。この
後、再びST2に戻り、カウンタＵに１を加算する
処理を行うが、前記ST14でカウンタＵをクリア
しているので、ST2ではカウンタＵの値は１とな
る。次いでST3でカウンタＵが16か否かを判定
し、ここではカウンタＵの値は１であるため、
ST7に進み、再びＷ＝０か否かを判定する。この
場合、Ｗは２であるので、ST17ではNOとなり、
ST18でＷから１を減算する処理を行う。そして、
ヒータ１９をオンした状態でＷから１を減じる処
理をＷ＝０となるまで繰り返し行い、Ｗ＝０にな
るとST19でヒータ１９をオフする。この場合、
ST2で順次カウンタＵに１を加算し、ST3でカウ
ンタＵの値が16になるまで同様の処理を行うた
め、前述の如くＷ＝２のときは２回ヒータ１９を
オンし、残りの14回はヒータ１９はオフとなる。
従つてＷ＝２のときのデユーテイは2/16（12.5
％）となる。また、この動作をST7でウオームア
ツプが完了するまで繰り返し行い、液晶光シヤツ
タ１８の温度が47℃に達すると、ST21に進む。
この場合、一度ST13でＷを求めた後は、ST8で
Ｘデータ有となるために、前記ST8でのＷにより
同一デユーテイでウオームアツプが完了するまで
通電を行う。

このように、43℃から47℃までは同一デユーテ
イで通電し、しかも第２図に示す如く、Ｄ／Ｔの
結果に基づき、即ち間接的に検出した雰囲気温度
に応じて雰囲気温度が低いときほど低通電率にて
通電するために、電源投入時に発生するオーバー
シユートを完全に防止することができる。なお、
ST15でＷ＝０のときはST20でヒータをオフする
が、本実施例ではX₁テーブルにＷ＝０が格納さ
れていないため、ST20に進むことはない。この
場合、X₁テーブルにＷとして０を格納し、Ｗ＝
０となつたときにヒータをオフする処理を行う。

他方、ウオームアツプ完了後、ST21において
Ｈ≦47℃か否か、即ち液晶光シヤツタ１８の温度
が47℃に達しているか否かを判定する。ここで、
Ｈ＜47℃でなければ、ST23でヒータ１９をオフ
し、Ｈ＜47℃となつていればST22に進む。ST22
は、ウオームアツプ完了後、液晶光シヤツタ１８
の温度が47℃以下であるとき、制御定数を求める
処理を行うもので、前記CPU３０の内蔵ROMに
格納されたX₂テーブルにより制御定数Ｗを求め
る。即ち、X₂テーブルには、第４図ｂに示すよ
うに、15〜60のX₂に対応して８〜１まで段階的
にＷが求められている。このX₂は、前記計時結
果に基づき、前記X₁テーブルとは逆に、雰囲気
温度が低いほどＷの値は大きく設定されている。
つまり、前記X₁テーブルとは反対に、雰囲気温
度が低いときほどＷの値を大きくして高通電率に
て通電を行うというものである。このように、
ST22で制御定数を求め、この後前記と同様に
ST14でカウンタＵをクリアし、ST15でＷ＝０か
否かを判定する。例えばST22で求めたＷが３で
あるならば、ST16でヒータをオンし、再びST2
に戻る。そして、前記と同様の動作でST17でＷ
＝０か否かを判定し、このときはＷ＝３であるた
めST18で３回Ｗから１を減算する。これにより、
３回はヒータ１９をオンし、残りの13回はST19
でヒータ１９をオフするため、このときのデユー
テイは3/16（18.75％）となる。

このように、ウオームアツプ完了後において液
晶光シヤツタ１８の温度が設定温度である47℃以
下のときは雰囲気温度が高いときは熱放散が少な
いため熱供給も少なくてよく、また雰囲気温度が
低いときは熱放散が多いため熱供給も多くする必
要があるため、X₂テーブルに雰囲気温度が低い
ほどＷの値が大きく設定されているので、雰囲気
温度が低いほど高通電率にて通電を行い、雰囲気
温度が高いほど低通電率にて通電を行う。従つ
て、ウオームアツプ完了後は、液晶光シヤツタ１
８の温度は雰囲気温度に応じて最適のデユーテイ
が決定され、設定温度に維持される。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、加熱手段
への通電率を雰囲気温度により変化する昇温立上
り特性（温度勾配）が低いほど低く制御するよう
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おこな
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。

さらに液晶光シヤツタが設定温度に達する前
に、ヒータへの通電率を雰囲気温度を間接的に検
知することにより低くするようにしたので、電源
投入時に生じるオーバシユートを完全に防止する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路ブロツク図、
第２図は本考案の温度制御装置の温度立上り特性
を示す特性図、第３図は上記実施例の動作を示す
フローチヤート、第４図ａはX₁テーブルの内容
を示す説明図、第４図ｂはX₂テーブルの内容を
示す説明図、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８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。１……感光体、３……液晶光シヤツタ部、１８
……液晶光シヤツタ、１９……ヒータ、２９……
サーミスタ、３０……CPU、３１……Ａ／Ｄ変
換器、３２……抵抗−電圧変換回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】加熱手段が設けられ、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、液晶光シヤツタの温度を検知する検知手段と、
該検知手段が第１の所定温度を検知した時に計時
を開始し、第２の所定温度を検知した時に計時を
終了する計時手段と、該計時手段の出力に基づき
前記第１の所定温度から前記第２の所定温度に至
る温度勾配を演算する演算手段と、該演算手段の
出力に基づき前記加熱手段への通電率を前記温度
勾配が低い程低く制御する通電制御手段とを有す
ることを特徴とする液晶光シヤツタの温度制御装
置。