JPS5953814A - 光学変調装置の駆動法 - 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】 本発明は、例えば電子写真ブリンクで用いる感光体に光
情報を与えることができるプリンタヘッド等の光学変調
装置に関し、詳しくは液晶を用いた光シヤツタアレイに
関する。

従来より、電気画像信号を光め形で電子写真感光体に与
え、可視化するものとしてレーザビームプリンタ（ＬＢ
Ｐ）が良く知られている。又、近年では液晶の光学変調
機能を利用し、この変調部をアレイ状に並べてこれに光
をあて、その透過光により感光体に光画像信号を与える
所謂液晶−光シヤツタアレイの提案がなされている。

この液晶−光シャソタアレイの利点として挙げられるこ
とは、 １゜　プリンタとしての装置Ｉ星が小型化できろこと、
２、　　ＬＢＰで使用されるポリゴンスキャナの様な機
械的、駆動部分がないために騒音がなく、寸だ厳しいＦ
ｔ４的精度の要求が小さいこと、などがある。このよう
な利点を有することは、おのずからプリンタ自体の信頼
性の向上、軽量化および低コスト化の可能性を生みだす
ものであるが、実際には種々の障νｒがある。この点に
ついて、以下に例を挙げて説明する。第１図は最も容易
に理解されるであろうン戊晶シャッタアレイ（７□？成
例を示すものである。

第１図に示す様にシャックの開口部１が設けられ、他の
斜線部分は洩れ光が生じない様にするため、通常マスク
が施される。液晶は、基板２の内壁面に設けた信号ｔＨ
＠　！＋　（３ａ、３ｂ、５ｃ、ｘｄ・・・・・）とこ
の信号型イ・メ３と対向して配置した共通電極４０間に
封入されている。共通電極４は、ガラス、プラスチック
などの透明板よりなる基板（図示せず）の上に形成され
ておシ、又信号電極３を設けている基板１も同様にガラ
ス、プラスチック板などの透明板を用いることができ、
かかる基板間はポリエステルフィルム、ガラスファイバ
ーを混入させたエポキシ接着剤やフリットガラスなどの
シールスペーサーチ一定間隔に保たれている。信号電極
３と共通電極４は、酸化イリジウム、酸化錫や工Ｔｏ　
（酸化錫を５ｗｔ％含有させた酸化イリジウム）などの
透明導電膜により形成でき、それぞれリード線５および
６が引き出され、シャッタアレイ駆動回路（図示せず）
に接続される。

第２図は、第１図の平面図で示した液晶−光シヤツタア
レイの断面図で、このシャッタアレイの動作の一例を示
している。

このシャッタアレイの開閉は、電圧印加する信号電極ｇ
　（！ｉａ、３ｂ、５ｃ、・・・・・）を選ぶことによ
り、信号電極３と対向する共通電極４との間に液晶９の
配向状態を制御して、照射ブＣ工に対して透過光Ｔを決
めることができる。

第２図において、偏光板７と８Ｃよ、クロスニコルの状
態で配置され、さらに２枚の基板には偏光板７と８の細
光方向に対し液晶９の初期配向方向が４５度の方向とな
る様にラビ孔グ処理などの方法によシ配向処理されてい
る。この際、液晶９としては正の誘電異方性をもつ液晶
（Ｐ型液晶）が使用されている。

とのような設定のもとに信号電極ｓａ、３ｂ、５ｃ・・
・・・に印加する電圧を選び、共通Ｗｔ極４は通常接地
させる。

図において信号電極３ｂにｔよ比較的大きな電圧を印加
したものであり、このとき−例としてはＰ型液晶分子は
セル面に対しほぼ垂直に配向する。このとき、照射光重
は信号型４＠５１）部では透過しない。これに対し、信
号電極３ａと３０にはゼロあるいは比較的小さな電圧を
印加すると、この部分のＰ型液晶分子は、配向状態を変
え、照射光重は透過光Ｔとなって透過する。この動作方
法では照射光重としては、単色光を用いる方がよシ大き
なコントラストがとれるが、白色光源でもコントラスト
は得られる。

以上の様な動作を繰り返すことにより、シャッタアレイ
は感光体に画像信号を与えていく。

しかしながら、この様な従来の液晶−光シャッタは低コ
スト化を実現化する上で重大な障害がある。それは第１
図のような形式で開口部を並べる場合、たとえば形成画
像の画素密度を１０ｄｏｔ／ｍｉとし、Ａ４の短手長さ
を有するシャッタアレイに設計しようとすると、信号電
極は約２０００個必要とすることになシ、それぞれを駆
動するドライバーの数も２０００個いることになる。

ドライバエＣの数は５０ピンのＩＣであれば４０個使用
しなければならない。ことで、おのずからコストを下げ
ることは制限されてしまう。

とのため共通電極を複数行に分割して、信号電極とマト
リクス対応にさせることで信号電極の数を減らし、共通
電極の各行に対し時分割しテシャツタ開閉を行なわせる
ことが考えられているが、液晶シャッタアレイの場合、
シャッタ開閉を行なっている行以外のシャッタオフ状態
の開閉部からも光が透過するなど、充分な性能を有する
ものがなかった。

本発明の目的は、前述の問題点を克服し、すなわち低コ
スト化を実現でき、目、っ信頼性を向上させた光学変調
装置、特に液晶−光シヤツタアレイの駆動法を提供する
ことにある。

本発明の別の目的は、シャッタ開閉を行なっている行以
外の開閉部からの洩れ光の発生を有効に防止することが
できる液晶−光シヤツタアレイの駆動法を提供すること
にある。

すなわち本発明は複数行をなす共通電極を有する第１基
板と封入された液晶を介して前記複数行をなす共通電極
に交差させて対向している信号電極を複数布する第２基
板とからなる液晶−光シヤツタアレイを用いて光学褒詞
を生じさせる際、共通電極に対応した行ごとに時分割で
駆動させ、且つアドレスする行のみの共通電植に他桁の
共通電極と逆相の電圧を印加することを特徴としている
。

以下、本発明を図面に従って説明する。

第３図ｒｆ　、本発明の液晶−光学シャッタアレイの一
部を示す平面図である。

本発明の具体例では、第３図に示す％時分割駆動用型ｉ
ｔ　＋；ｙ造を有する７１り晶−光学シャッタアレイを
用いることができる。＠３図に示すアレイは、第１基板
上にｒ、ｔ　２行の共通電極１０と１１（図中、点線ア
示す）が配置されてお９、これと対向する第２基板には
２行の共通電極１０および１１と交差する信号Ｗｉ極１
２　（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ。

１２ｄ・・・・・）が配置されている。この共通電極１
０と１１および信号電極１２　（１２ａ、１２ｂ、１２
Ｑ。

１２（１・・・・・）のそれぞれの交差部を斜線によっ
て示す。これらのチドリ状に配置された交差部は、液晶
−光シヤツタアレイの開口部として言い換えることがで
きるので、以下開口部という。

又、かかる開口部以外の個所には洩れ光の発生を防止す
るために、遮光マスク（図示せず）を施しておくことが
望ましい。

かかる液晶−光学シャッタアレイは、ｔ１４１基板と第
２基イフ（の外側にはそれぞれ偏光板が配置され、矢印
１２および１５で示ずクロスニコル状態にある。第１基
板と第２−Ｊｌ（板の内壁面Ｖよ、その間に挾持したＰ
型液晶が矢印１４の方向（偏光板の偏光方向に対しほぼ
４５度の角度）に初期配向する様に、それぞれラビング
処理などにより配向処理が施されている。

以下の説明を簡略化するために、共通電極１０上に対応
する開口部Ａ１とＡ２および共、、’＋７１電極１１上
に対応する開口部Ａ１′とＡ２′に注目し、これら開口
部Ａ１．Ａ２．Ａ、’およびＡ２′における動作を例に
挙げて説明する。

第４１ｚ４は、本発明の（駆動法で用いるタイムチャー
トを示している。時ｌｔ１］ＴＩ　ＨＴ＋’＋Ｔ１’・
・・・ｅよ共通電極１０上に対応するＨｉｌ　ＩＩ１部
が動作を行なう時間であり、共通電極１１上に対応する
開口部はすべて動作を停止している。時間’ｒ２．’ｒ
２’、’ｒ２’・・・・・は共通電極１１上に対応する
開口部が動作を行なう時間であり、共通電極１０上に対
応する開口部は動作を停止している。すなわち、時間Ｔ
＋’　＋　Ｔ＋’ｌ　Ｔ１’・・・・・においては信号
電極１２１）と１２Ｃに与えられる信号Ｓ１とＢ２によ
って開口部Ａ１′とＡ２′の動作に影響を与えてはなら
ないし、時間’ｒ２．’ｒ２’、’ｒ２’、・・・・に
おいては信号Ｓ１とＢ２によって開口部Ａ１とＡ２の動
作に影響を与えてはならない。本発明は以上の点を克服
したことに重要な意味がある。

まず、時間Ｔ、、Ｔ、’、Ｔ、’、・・・・における各
開口部の動作を説明する。＠４図のタイムチャートに図
示する様Ｋ、共通電極１０および１１にそれぞれ電圧Ｃ
とＣ′を印加する。この際電圧Ｃは、電圧Ｃ′に対して
逆相である。これに対して、信号電極１２ｂと１２０に
は、アドレスする共通電極１０に印加する電圧Ｃと同相
の電圧か、あるいはある一定の電圧レベルに保つことで
シャッタのオンかオフを決めることができる。

第４図に図示した時間Ｔ１においては開口部Ａ１のみが
シャッタオン状態（照射光を透過する状態）になる例を
挙げた。但し、本例では１行をアドレスする時間の終端
部にｔよ必ずオフ状態を＜ｔ、３す信号を入れる時間τ
をｄセけである。時間Ｔ１において共通電極１１の相当
する打開口部Ａ１′およびＡ２′がシャックオフ状態（
照射光を遮断する状態）にあることを説明すると、Ａ、
／における液晶の動作は電圧Ｃ′と信号Ｓ１による電界
によって決まる。Ｃ′とＳｌは互いに逆相の電圧信号で
あるので、Ａ１１における液晶層は強い電界を受けるこ
とになシ先の従来技術例で説明したように光を透過しな
い状態（オフ状態）である。一方、Ａ２′はＣ′とＢ２
によって決まるが、Ｂ２はある一定電圧レベルに保たれ
ているので、電圧Ｃ′によりＡ２′における液晶層にも
比較的強い電界がかかシ、オフ状態となる。一方、Ａ２
は信号Ｓ２と電圧Ｃによって決まるが、Ｂ２け一定信号
レベルであるので電圧ＣによシＡ２における液晶層には
比較的強い電界が作用するのでオフ状態である。ところ
がＡ１においてはＣと８１で決まるが、ＳｌはＣと同相
の電圧信号であるため、Ａ１における液晶層に番′」、
ＩＣ’−８ｏｌの絶対値である電圧がかかることになり
、ｉれｔよ零かあるいは比較的弱い電界をもたらすため
光が透過する状態（オン状態）を生み出す。

また同じく共通電極１０のなす行をアドレスする時間Ｔ
１１においてはＡ１とＡ２ともオン状態にした例であり
、Ａ１′とＡ２′はそれぞれＳｌ、Ｂ２とＣ′とで決ま
る比峻的強い電界によシオフ状態である。

以上まとめると、共通電極１０のなす行をアドレスする
時間においては、信号Ｓ１と８２のとる状態にかかわら
、ず、共通電極１１のなす打開口部は常に確実にオフ状
態にある。

次に、共通電極１１のなす行をアドレスする時間Ｔ２．
Ｔ２７．Ｔ２’、・・・・について説明する。時間Ｔ２
はＡ１１のみオン状ＮＭまたＴ２１においてけＡ２′の
みオン状態となる例を挙げた。Ｔ２．Ｔ、２’　、Ｔ　
２＊、・・・・において電圧Ｃ′はＣに対して逆相であ
る。これに対し、信号電圧Ｓ１とＢ２はＣ′と同相のも
のであるかあるいはある一定の電圧レベルに保つかによ
りシャッタのオンかオフを決める。開口部Ａ１とＡ２に
おける液晶層において（・Ｊ、先の時間Ｔ、　、Ｔ、’
、Ｔ、　’・・・・・におけるΔ１′とＡＩに対して説
明し、だ様に常に比較的強い電界が作用するためオフ状
７．ｉｌ　７”）；保たれる。これに対し１１″’ｊ　
ｌｔｌ　’１．’７　、Ｔ２’、　Ｔ２＃・・・・・に
おけるＡ、ＴとＡ２′は信号Ｓ、と８２のいかん罠よっ
て先の’ｌ’、　、Ｔ１’、　Ｔ１＃におけるＡ１とＡ
２に対して説明した様にオンかオフの状態が選べる。

とｊ　テＴ４　ｐＴ２＋ＴＩ’ｐ”２’ｐ　Ｔ１’ｐ　
Ｔ２”　”　”　ノ各時間の終端部に設けたてはすべて
の開口部を一様にオフ状〃１てするためのものであり、
これｔよ信号Ｓ。

とＢ２を一定レベルの電圧にすることにより行なったも
のである。この消去信号を入れることによシ、次にオフ
状態シであるべき開【」部よシ確実に光透過を遮断する
ことができる。

以上本発明実施例として簡易に理解を得るため共通笛、
極のなす行が２行であるものを挙げたが、同様に３行、
４行と分割ｊＱＫ動することができる。

第５図および第６図は、共通電極のなす行が６行（共通
電極１５，１６および１７）である場合の基本的シャッ
タアレイｔ１り成例とそのタイムチャートを示している
。

第５図において、斜線で示す開口部以外はすべてマスク
を施す。また偏光板の偏光方向並びに配向処理方向は第
３図に示すものと同様である。

第６図のタイムチャートは、時間ｔ１においてはａｌが
ＯＮ状態、時間ｔ２においてはａ２′がＯＮ状態、時間
ｔ３においてはａｌとａ２１がＯＮ状態である例を挙げ
た。第６図においても理解できる様に、アドレスしたい
行の共通電極のみに他の行の共通電極と逆位相の電圧を
印加し、信号はアドレスする行に対応する共通電極に印
加される電圧と同相かあるいは一定レベルの電圧に保つ
ことで、アドレスする行のみのオン、オフができ、他桁
をオフ状態に保つ。また本例においても消去時間τを設
けることによシ、オフ状態の開口部からの光透過を確実
に遮断した。

以上説明したように本発明によれば、確実に時分割駆動
を行なう液晶シャッタアレイを得ることができる。

ここで更に本発明をまとめると、以下の様なものである
。

本発明においては、アドレスする打具外の行を信号電極
に印加するオン、オフの信号にかかわらずオフ状態に保
つが、このときオフ状態を実現するために液晶層に作用
する電界の大きさとしては、大きく２通り用いるもので
ある。その１つは、共通電極に印加する電圧と信号電極
に印加する電圧とが互いに逆相である。ｔＪ％合であり
、他の１つけ信号型へに印加する電圧がある一定レベル
であり共通電極に印加する電圧がほぼそのまま液晶層に
作用する場合である。またアドレスする行のうちオン状
態を得るものは共通雷１極に印加する電圧と信号ＴＩ￥
、極に印加する電圧とが同相でお杉、この場合、共通■
、極と信号電極との間の液晶層に作用する電界は実質上
いくらでも小さくとることができる。アドレスする行の
うちオフ状態を得るものは共通電極に印加する電圧がほ
ぼ実質作用するものである。

以上の様に本発明は液晶層に作用する電界のうち層厚方
向の成分が小さい場合のみに光透過を許すものであるた
め、このような電界の差異を利用する液晶の駆動方法に
該当するものにすべて適用することができる。

またこれまで挙げた代表実施例においては理解しやすい
為に、印加電圧としてパルスを用いたものを挙げたが、
以上の説明した／ｉｆ徴点をふまえた上でそれぞれの印
加電圧は正弦波あるいは正、負に制御できる直流等でも
良い。

第７図（ａ）および（ｂ）において第６図に示したタイ
ムチャートをそれぞれ正弦波第７図（−）ならびに直流
第７図（ｂ）で置き換えたものの１例を挙げるが、印加
電圧としては第６図に示す様なパルスであるものが、信
号の処理あるいは液晶の寿命などの点からも有効である
。またパルスあるいは正弦波等の周波数としては液晶の
性質上１０ＫＨｚ程度のものが適当である。まだ液晶層
に実質印加される電圧はシャッタがオフ状態を示してい
る場合においてもだとえげセル厚１Ｑ　１ｘｍとして１
００ｖを超えない程度である方が良い〜次に、第８図は
、第６図の変形例で消ノモ時間τにおける電圧印加を変
更したものであり、消去時間τには信号電極と共通電楓
番て必ず逆相の電圧が印加されるイ１にしたものである
。この様にすることにより更に確実にオフ状１１Ｑ聞口
部からの光透過を遮断することができる。

本方式における様な時分割駆動法はまた本質的に１ライ
ン分の画素を複数行に分割して記すさせるものであシ、
記録する１ラインの画素をそろえるためには従来時分割
方式と同様ラインメモリなどを用いて信号を修正してや
ればよい。

又、第９図は、液晶シャッタアレイを用いて光信号を感
光体に与えるための概略１１り成を示している。但し、
帯電器等は省略しである。１１よ液晶−光シヤツタアレ
イ、１９は感光ドラム、２０は光源（螢光燈など）、２
１けセルフォックレンズアレイ、２２け焦光カバーであ
る。先に述べた様に液晶−光シヤツタアレイを用いた場
合、プリンタは従来のＴＪＢＰに比ベコンパクトな形に
まとめ”−ることかできる。

本発明の方法では、前述Ｐ型液晶を用いたモードの他に
、他のモード例えばねじれ□ネマチック液晶モード、ゲ
スト−ホストモードやコレステリック−ネマチック相転
移モードなどを用いることができ、又液晶としては正の
誘電異方性をもつネマチック液晶、負の誘電異方性をも
つネマチック液晶、コレステリック液晶、スメックチッ
ク液晶やカイラルネマチック液晶などを用いることがで
きる。

以上、説明した様に本発明によれば、確実にシャッタオ
フ状態の開口部からの光の洩れの発生を防止することが
でき、しかも必要なドライバＩＣの数は犬１１ｆｉＫ減
少させることができるため、低コスト化に有効である。

更には、信号電極の配線密度も減少するため製作の困難
さを除去するという効果をも併せて有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の液晶−光シヤツタアレイの平面図、第
２図はその断面図である。第３図は、本発明で用いる液
晶−光シヤツタアレイの電極惜造を示す平面図で、；ｌ
”　４　ドア＋　）Ｊ、その駆動に用いるタイムチャー
トの説明図である。、第５図（・、シ、本発明で用いる
別の液晶−光シヤツタアレイの電極借造を示す平面図で
、Ｆ４’Ｊ　６　’ｈ囚ケよその１ｌｑｉ４動に用いる
タイムチャートの説明口である。、第７図（ａ）　ｒ　
ｄ’ｔ　７図（１））および第８図は、夫々本発明の、
ｌｌ？に動法で用いる別のタイムチャートの説明図であ
る。第９図は、本発明で用いる液晶−光学シャッタアレ
イのプリンタヘッドの概略斜視図である。 ４．１０，１１，１５，１．Ｉｓ、１７・・・共、ＩＩ
Ｔｔ電４１＼１Ｂ　・・・　液晶−光シーヤツタアレイ
１９・・・感光ドラム ２０・・・光源 ２１　・・・　セルフォックレンズアレイ２２・・・集
光カバー ｆ　　続　　補　　止　　書（自発） 昭和５７年１１月４日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年特酌願第１６５２６４号 ２、発明の名称 光学変調装置の駆動法 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特５１出願人 住所　東京都犬Ｕ］区下丸子３−３０−２名称　（１（
１０）キャノン株式会社 代表渚賀　來　龍三部 ４、代理人 居所　〒１４６東京都大１１４区Ｆ九子：３−３０−２
５、補ＩＪ−の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内
容 （１）明細書第３頁第１０行の「酸化イリジウム」を「
酸化インジウム」と、１Ｊ止する。 （２）同］二第３頁第１１行の「酸化イリジウｌ、」を
［酸化インジウムＪと訂正する。 手　　　続　　　補　　　］Ｆ　　　書（自発）！ＩＩ
Ｉｊ庁長官　若杉和夫　殿 １．１４件の表示 昭和５７年　特　許　願　第　１．６５２’６４　　リ
２、発明の名称 光学変調装置の駆動法 ３、補正をする者 ・ＩＩ′件との関係　　　　　特、ｉ１出願人住所　東
京都大１１１区Ｆ九子３−３０−２名称　（＋００）キ
ャノン株式会社 代表者　賀　　来　　　　三　部 ４、代理人 居所　〒１４６東京都大田区ト丸−ｆ３−３０−２５　
袖］Ｉ−の対象 （１）　　明細書の「特許請求の範囲」の（閑（２）明
細書の「発明の詳細な説明Ｊの欄６　補止の内容 （１）　　特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する。 （２）　　明細書第６頁最ド行〜第７頁第２行のｒ　１
１つアドレスする行のみの共通７し極に他科の共通電極
と逆相の電圧を印加することを特徴としている。」を１
月つ前記信号電極には前記ノ１、通゛屯極のうちアドレ
スする行の共通１Ｌ極に印加されている電圧と同相でほ
ぼ同じ大きさの°上圧又は・定レベルの＋１圧を印加す
ることを′１□１徴としている。ｊど５Ｔ止する。 ２、特許請求の範囲 複数行をなすノ（通電棒および液晶を介して前記複数行
をなす共通電極と交差させて対向配置した複数の信号電
極を有する光学変調装置の駆動法に肚り用カニｊことを
特徴とする光学変調装置の駆動法。 ９１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数行をなす共通電極および液晶を介して前記複数行を
   なす共通電極と交差させて対向配置した複数の４１号電
   極を有する光学変調装置の駆動法において、前記複数行
   をなす共通電極のうちアドレスする行の共通電極に他桁
   の共フり電極と逆相の電圧を印加することを４？徴とす
   る光学変調装置の＠動法。