JPS58121017A - 光シヤツタ−アレイ - 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】 この発明は、光シヤツターアレイに関する。

電気光学効果を有する強誘電体に電極を配備したスイッ
チング素子と、偏光子、検光子を組合せた光シヤツター
が知られている。

以下、矛１図および矛２図を参照して、光シヤツターの
構造と、その作動原理を簡単に説明する。

矛１図において、符号ｌは、スイッチング素子、符号２
は偏光子、符号３は検光子を示している。

スイッチング素子１は、強誘電体の平板ＩＡの一方の面
に、電極ＩＢ、ＩＣを配備して構成さねている。平板Ｉ
Ａ　の素材である強誘電体は、電気光学効果を有するも
のである。このような強誘電体の例と、しては、（Ｐｂ
１−ｘ　Ｌａｘ　）　（Ｚｒ１−ｙｓ　’ｒｉ、　）０
５なる化学式で表さねる、所謂ＰＬＺＴ　　セラミック
ス結晶をあげることができる。

偏光子２．検光子３は、スイッチング素子ｌを介して互
いに反対側に配備される。また、スイッチング素子１．
偏光子２．検光子３は、ＸＹ方向に直交するように、そ
ねぞれの態位を定めらバーる。

ｘｙ力方向おけるＸ側は入力側、Ｙ側は出力側である。

さて、偏光子２は、その偏光面の方向が、Ｙ側より見て
、矛２図（１）に示す入方向に定められており、検光子
３の偏光面の方向Ｂは、矛２図（１）に示すごとく、入
方向と直交している。そして、スイッチング素子ｌの電
極ＩＢ、　　ＩＣ間に電圧を印加したとき、平板ＩＡ　
　中の電界の方向が、上記Ａ。

８両方向のそれぞれに対し、４５度傾くように、スイッ
チング素子１の態位が定め゛らｊている。

今、スイッチＳｗ　をオフにして、電極ＩＢ、’ＩＣ間
に電圧を印加しない状態において、入力側から、自然偏
光した平行光束を、ｘｙ力方向入射させると、偏光子２
を透過した光は、入方向へ直線偏光して、平板ＩＡ　に
入射し、これを透過するか、平、７ｔＡ　に、電界の作
用がないので、電気光学効果は発生ぜず、透過光は、そ
の偏光方向を保存したまま、検光子３に到達する（矛２
図（Ｉ））。しかるに、検光子３の偏光面方向Ｂは、偏
光子２の偏光方向Ａ、従って、平板１人　の透過光の偏
光方向と直交しているから、検光子３に到達した光（工
、検光子３に遮断さね、出力側へ射出することができな
い。

しかるに、スイッチＳｗ　　をオンにして、電極ＩＢ、
　　ＩＣを、電源Ｅに接続すると（矛２図（■））、矛
２図（ｆｆ）において、破線でノ・ソチを施した部分に
おいて、平板ＩＡ　　に電界が作用し１．この部分では
、電気光学効果によって、透過光の常光線と異常光線に
位相差が生じ、スイッチング素子ｌを透過した光は、一
般的に、楕円偏光となる。矛２図（ＩＶ）中の楕円は、
この手順を示したものである。

従って、このとき、スイッチング素子を透過した光は、
格円偏光の状態で検光子３に到達し、到達した光のうち
、Ｂ方向の偏光成分を有する元部分が、検光子３を透過
する。すなわち、このとき、出力光ヲ得ることができる
。

かくして、スイッチＳｗ　　のオン、オフによって、出
力光をオン、オフすることができる。以上か、光スイッ
チングの原理である。

矛３図の如く、偏光子２０．検光子３０．平板１０Ａを
一方向へ長く延長し、平板１０Ａにｔ極１０ＢＩ、１０
Ｂ２・・・・・・・・・、１０Ｂｉ・・・・・・・・・
をアレイ配列し、こわら電鴛１０Ｂｉ　　に対して共通
電極１０ｃを設けたものを、光シヤツターアレイという
。

各電極１０Ｂｊ　　を、共通電極１０Ｃに対して、独立
的にオン、オフ制御すれば、光出力のオン、オフｙｔａ
間１次元的に制御できる。

なお、平板１０Ａに、電極１０Ｂｉ　、　　］ＱＣを配
備したものを、スイッチングアレイ素子１０と称するこ
とにする。なお、共通電極１０Ｃのかわりに、個々σ）
亀ｆｍｌＯＢ＋　　に対応して対をなす分割電極を設け
てもよい。

このような光シヤツターアレイには、種々の利用方法が
考えらねるか、ここでは、その１例として、光シヤツタ
ーアレイを用いφプリンターの例ン矛４図に示す。この
プリンターは、例えば、ファクシミリの受信記録装置ヤ
、コンピー−ターのアウトプット部、あるいは複写装置
等として使用することができる。

同図中、符号１００はドラム状の光導電性感光体、符号
１０１はチャージャー、符号１０２は画渾酪光装置、符
号１０３は現像装置、符号１０４は転写チャージャー、
符号ｌｏ５はクリーナー、符号１６６は除電器、符号Ｓ
は紙等の記録媒体を、そわそわ示している。

プリントグロ七スは、感光体ＺＯＯを矢印方向へ回動さ
せつつ、チャージャー１０１による九−帯電、画像路光
装置１０２による画像露光、現像装置１０３による静電
漕像の現像、得ら４る５Ｊ視像の、転写チャージャー１
０４による記録媒体Ｓ上への転写、クリーナー１０５に
よる感光体１００のクリーニング、除電＠？ｒ１０６に
よる除′亀という手順で行なわね、画像露光工程を除い
ては、通常の電子４真プロセスと異なるところばないの
で、ここでは、特にｍ像露光工程のみの説明を行ない、
他の工社にＩＡシては、説明を省略する。

画像露光工程１０２は、ランプ１０２１　　、反射戻１
０２２　　、スリットＳｌ　　、光シヤツターアレイ１
０２３　。

レンズアレイ１０２４　　によ＃７構成され、ドライバ
ー〇により、光シヤツターアレイ１０２３　　が、画像
信号に応じて、スイッチング、駆動される。

光シヤツターアレイ１０２３　　において、電極の配列
方向は図面に垂直な方向である。また、レンズアレイ１
０２４　は、周知の集束性光伝送体をレンズ作用を有す
る長さに切揃えて、図面に垂直な方向ヘアレイ配列して
一体化したものである。

ランプ１０２１　　から発せられた光は、反射鏡１０２
２によって平行光束化さねて、光シヤツターアレ、イ１
０２３　　に入射する。ドライバーＤが、画像信号に応
じて、スイッチングアレイ素子を駆動すると、ｌｌ１ｉ
ｌｉ信号に応じた出力光が得らね、この出力光は、レン
ズアレイ１０２４　　によって感光体１０００周面上に
結像投与される。こねによって、感光体１００はｌｌｌ
！１１ｌｌ光さね、画１象信号に応じた靜電渣像が形成
さｔするのである。

８て、上述のμ口き、光シヤツターアレイにおいて、出
力光の強度は大きいほど良いことは、いうまでもない。

一般に、光シヤツターにあって、出力光の強度ｌは、偏
光子を透過した光の強度をＩＯとじて、２ｔΔｎ １＝ｌｏ　　ｇｉｎ　　（）　　Ｋ　　　　　　　　　
（ＩＪλ で与えられる。ここに、λは光の波長、Δｎは、電気光
学効果にもとづく、強誘電体の、常光線、異常光線に対
する屈折率の差を表す。また、ｔは、光の透過方向にお
ける、電気光学効果の発生している領域の長さである。

（１）式から明らかなように、出力光強度［の最大波長
λは、こわを簡単に変んることができないから、この条
件を満たす方法としては、△ｎを大きくする方法と、ｔ
を大きくする方法とが考えられる。

ｔというのは、３７５図に示すように、％ｒ４１Ｂ、Ｉ
Ｃ間に電圧を印加したときに、平板ｌ内に発生する電界
によって、有効に電気光学効果の発生する領域の幅であ
って、元来、これはさほど大きなものではなく、印′）
ＪＤ電圧の変化への依存性も小さくこわ自体を飛躍的に
増大させる方法というものは今のところ知られていない
。

そこで、Δｎを増大することが考えられる。この△ｎは
、ｎＱ　　を、電気光学効果の生じていな−・法曹にお
ける平板の屈折率、Ｒを２次電気光学係数、■を電極間
の印加電圧、ｌを、実効的な電界の′眠気力線長として
、 と与えらねる。従って、Δｎを増大させるには、印加電
圧Ｖを増大させるか、ｌを小さくする方法か考えらねる
。

ところで、上記ｌは、実除には、電極間距離と同じオー
ター−の量であり、電極間距離というものＱよ、元シャ
ッターアレイの解像度とともに略決定してしまい、こね
をむやみに小さくするということばできない。

そこで結局のところ、出力光強度を増大させる方法とし
ては、印加電圧Ｖを大きくする方法か一會実際的となる
。従来の光シヤツターアレイでは、この方法によって、
出力光の強度を高めるというやり方がさねているが、こ
のために、冒電圧の扁速スイッチング回路が必要となり
、このため、回路が複雑、高価なものとなるという問題
があった。

本発明の目ぼりは、このような間聰を解消し、低電圧で
駆動して、なおかつ出力光の光強度を太きいものとする
ことのできる、光シヤツターアレイの提供にある。

以下、本発明ｙｒｍ明する。

本発明による光シヤツターアレイは、尾気光学効果乞有
する強誘電体の平板と、この平板上にアレイ配列される
電極群と、夕′ノ・型の反射回を羽する反射部材と、調
光子とによって、その安部を構成される。平板の部材は
、例えば前述のＰＬＺＴ　　セラミックス結晶等である
。

偏光子と反射部材とは、平板を厚み方向にお“（・て挾
むように配＠される。

そして、偏光子９及射部材、平板の３者は、スイッチン
グされる九力瓢平板を厚み方向へ往複的に透過するよう
に、且つ、透過位置か、透過の向きによって真なるよう
に、相互−の位置間ｔ、ヲ定められる。

すなわち、スイッチングされる光は、偏光子を透過した
のち、平板に、直交的に入射して、これを透過し、つい
で反射部材により反射されて、再度平板を、別の個所を
通って透過する。そして再び場光子にいたる。偏光子は
、このようにして刺通した光に対し検光子として作用す
る。

電極群は、上記の如く平板を透過する光が゛、平畝に入
射する入射部２ケ　所、平板から出射する出射部２ケ所
の、合計４ケ所のうちの２ケ所以上に、等節約に配列さ
ね、そわぞわの個所に配列された電極は共通のスイッチ
ング信号により駆動される。

以下、具体的な実施例に即して説明する。

オ６図において、符号５０は平板、符号６０は偏光す、
符号７０は反射部材を、それぞね示して℃・る。

反射部材７０は、′この実施例ではプリズムを使用して
いるが、平面鏡をタ゛ハ型に組合せたものであってもよ
い。スイッチングされる光は、偏光子６０の上刃から入
射し、直線偏光光となって、平板５０に、入射部Ｈから
入射し、出射部■から出射し、反射部材７０のダハ型の
反射面により反射され、入射部Ｊにおいて再度平板５０
に入射し、こねを透過して、出射部Ｋから射出する。こ
の射出光に対して偏光子６０が検光子として作用するの
である。

この実施例にお℃・では、電極群は、入射′ｆ！ＶｓＨ
と、出射部にとに１ｔＬｕＮｆされている。もちろん、
人、出射部に配列するとは、この人、出射部において、
光に電気光学効果を生じさせうるように配列するという
意味である。

この電極群の配列は、矛７図に示さねている。

電極群５２、電極群５３（矛６図）は、電極５２ｉ・・
・・−・・。

電極５３ｉ・・・・・・・・・により構成さｔｌ（牙７
図）、こオ］らは、矛６図において図面に垂直な方向に
配列されでいる。共通域％５１は、電極群５２．５３の
中央部に配されているか、この共通域ｉ５１は、電極群
５２．５３の双方に対して、共通電極となっている。

電極群５２と５３とは、共通のスインチングイ８゛号に
よって駆動される。

すなわち、電極群５２における特定の篭ｋ　５２ｉと共
２Ｉ！１電極５１との間に電圧が印加さねるときは、同
時に、電極群５３における、電極５２ｉに対応する電極
５３ｉと共通域＠ｉ５１との間にも電圧が印加される。

すると、電極５２ｉと共通電極５１との間から入射する
フじは、入射部において電気光学効果による位相差を付
与さね、さらに、電極５３ｉと共通電極５１との間の出
射部において、もうぃちど、位相差を与えられる従って
、この部分の光は、平板５ｏを２度立過しつつ、２度の
位相差を与えらね、結局、入射＝１．と出射部で与えら
れる位相差の和を位相差として付与される。

このように、位相差を加算的に与えらゎる場合に、電極
＠５２．５３の配列が等価であるというのである。

ナＴｉ［圧’ｆ　Ｖ１／２λ　と着き、これを、半波長
電圧と称するか、この人―例では、上述したところから
明らかなように（１）式中の１が実質的に２倍となるの
で半波長電圧は、従来の光シヤツターアレイにおけるも
のの、実質的にｌ　／　２となる。。

従って、駆動電圧を低減させて、なおかっ、大きい出力
光強度を得ることができる。

従来のアレイと比較すると、反射部材を必要とするが、
かわりに検光子は偏光子によって兼ねることができるの
で、装置自体のコストは従来よりも安価と４″ることか
できる。

牙８図には、入射部Ｈ，Ｊ、出射部Ｉ、にのそわぞれに
電極群５２．５５．５４．５３、共通電極５１．５６を
配した実施例を示す。この例では、従来のものに比して
、半阪長電圧ｖ１／２λを実質的に１／４とすることか
できる。

矛９図には、本元明による光シヤツターアレイを、牙４
図に示す如きプリンターに反相する際の使用態位の１′
丙を冷水したものである。図中、符号８０は本発明によ
る元シャッターアレイ、符号９゜は平面鏡を示す。

なお共通電極は、これを各を極群ごとに教けてもよいし
、上−の例の如く、２つのｔ他群で共七゛してもよい。

共延電憾は、広い意味では電＠！群の一音βである。す
なわち、平板に電極群をアレイ１己列するというとき、
この電極群には共通電極もふくまれる。また、共通電極
にかえて分割さねた電極を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

矛１図および矛２図は、光シヤツターと、その機能ケ説
明するための図、牙３図は従来の光シヤツターアレイを
説明するための図、オ・４図は、光シヤツターアレイを
用いたプリンターを示す正面図、牙５図は、本発明によ
り解決しようとする問題点を説明するための図、牙６図
は、本発明の１￥癩例な示す側面図、牙７図は、上記実
施例におｋＪ’る１！極群の配列を示す図、オ８図は、
本発明の他の実施例を示す側面図、牙９図は、不発明の
光シヤツターアレイをプリンターに使用する場合の便用
態位の１例を示す図である。 ５０・・・電気光学効果を有する強紡電体の平板、６０
・・・偏光子、７０・・・反射部材としてのプリズム、
５１・・・共通電極、５２．５３・・・電極群、■、Ｊ
・・・入射部、１−Ｌ、　Ｋ・・・出射部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電気光学効果を有する強誘電体の平板と、この平板上に
   アレイ配列される電極群と、上記平板の一方の面の側に
   配備される偏光子と、上記平板の他方の面の側に配備さ
   れる、ダノ・型の反射面を有する反射部材とな有し、 スイッチングされる光が、上記平板を厚み方向に往復的
   に透過するように、且つ、透過位置が、透過の向きによ
   って異なるように、上記平板、偏光子２反射部材の位置
   関係を定め、 平板を透過する光が平板に入射する入射部２ケ所、平板
   から出射する出射部２ケ所の合計４ケ所のうちの２ケ所
   以上に、電極群を等制約にアレイ配列し、 こわら複数ケ所にアレイ配列された電極群を、共通のス
   イッチング信号で駆動し５るようにしたことを待機とす
   る、光シヤツターアレイ。