JPS599642A

JPS599642A - 光学制御装置

Info

Publication number: JPS599642A
Application number: JP57119066A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Sekimura; 関村　信行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-19

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、液晶セルを用いた光学制御装置に関し、詳し
くはカメラのシヤツクあるいは電子写真方式を利用した
ベージノ°リンタのシャッタアレーに適用しうる新規な
液晶−光学シヤツクに関するものである。

液晶−光学シャッタは、例えば特開昭４７−１１７３７
号、米国特許第３７３１９８６号、米国特許第３７００
３０６号公報などに開示されている。

この液晶−光学シャッタは、１対の透明電極板の間にね
じれ配向の正の透電異方性をもつネマチック液晶を配置
し、両方の透明電極板の外側に１対の平行又は交差偏光
板を備えた構成を有している。従って、この液晶−光学
シャッタは電圧印加手段により１対の電極に電圧を印加
してねじれネマチック液晶の光学特性を変換させること
ができ、この変化は偏光板によって検知することができ
る。

この様な従来の液晶−光学シヤツクは、電圧ＯＮ状態又
はＯＩｉ’　Ｆ状態で数チの光紗が偏光板を透過するた
め、光線を完全に遮断する光学シャッタとすることがで
きないので、例えばカメラなどのシャンターに前述の液
晶−光学シャッタを適用することは難しい問題を有して
いる。

しかも、２枚の偏光板を用いているため、光量の損失が
大きいなどの欠点がある。

本発明の第１の目的は、液晶−光学シャッタに利用でき
る新規な光学制御装置ｆを提供することにある１゜本発明の第２の目的は、入射光線全完全に遮断できる光
学制御装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、光量の損失が少ない光学制御装
置を提供することにある。

本発明の第４の目的は、電子写真方式を用いたページプ
リンタのシャッタアレーを提供することにある。

本発明の第５の目的は、液晶−光学シャッタアレーを光
プリンタ用ヘッドとして用いた電子写真方式プリンタを
提供することにある。

本発明の他の目的は、当業者であれば下体から容易に明
らかとなるであろう。

本発明のかかる目的は、一対の基体間に液晶を挾持した
光学制御装置において、少なくとも一方を透明にした基
体間にｎ１ｓＵ　＜　ｎ７　＜ｎｅ　　の関係を有する
ホモジニアス配列した液晶を挾持した液晶セル、前記液
晶を等方性の液体までに昇温させる手段と前記ホモジニ
アス配列した液晶の分子軸方向に同−又は略同−の透過
軸方向を有する直線偏光板を通して形成した直線偏光光
全前記液晶セル中の液晶に向けてｓ　ｉ　ｎ−’　（−
”立）ｐで決まる角度より大きい入射角で入射させる手段を有す
る光学制御装置（但し、ｎｙは透明基体の屈折率、ｎｅ
は液晶分子の異常光線の屈折率、ｎ１ｓｏ　　は液晶分
子が等方性の液体になった時の屈折率である）によって
達成さ九る。

以下、本発明の光学制御装置及びこれを用いたプリンタ
を図面に従って説明する。

第１図は、本発明の光学制御装置の断面図で、第２図は
別の態様の光学制御装置の断面図である。本発明で用い
る液晶セルは、屈折４ｃｎｔの透明基体ｌと２の間に例
えば常温で液晶相の液晶３が挾持されている。透明基体
ｌと２には、各々加熱手段として透明抵抗体４と５が形
成されており、さらに透明基体ｌと２はシールスペー＋
７−−６によって一定の間隔（例えば約４〜１５μ程度
）に維持されている。士だ、液晶３の中に透明基体ｌと
２の間隔を安定にさせるためにガラスファイバーやガラ
ス粒子（図示せず）を混入させることができる０液晶３としては、ネマナツク液晶を用いることができ、
またその誘電異方性が正のもの（以−ト、Ｉ−Ｎ　ｌ）
液晶］という）であってもよく、あるいはそのｌｓ誘電
異方性負のもの（以ｔ−１１−石液晶−１という）であ
ってもよい０本発明の装置では、ＮＩＬ液晶であっても、又Ｎｐ液晶
であっても、液晶３は透明基体ｌの表面に対してホモジ
ニアスな状態で配列する必要がある０この際、かかる配
列状態を一層安定化させるために、透明基体ｌと２にそ
れぞれ配向膜７を設けておき、この配向膜７を一方向に
ラビングする方法を用いることができる０配向膜７とし
７ては、例えばポリイミド展、ポリアミド膜、ポリビニ
ルアルコール膜、ゼラチン［，５ｉ（ｈｆｆｌやＴｉＯ
□膜などを配向膜７として形成することが望ましい。ま
た、ＳｉＯ２膜を形成する時には、斜め蒸宥會用いるこ
とによって、膜形成と同時に配向処ｉＭ會施すことがで
きる０゛また、本発明におい−Ｃは基体ｌと２に接する
液晶３の配列方向を互に異ならしめて、その中間の液晶
３０分子をねじれ構造にさせて配列させることもできる
。

この液晶セルには、偏光板８が入射光９の側に配置され
ている。偏光板８は、その透過軸方向１０を液晶３のボ
モジニアス配列Ｈの方向と同−又は略同−の方向にして
配置〕る。すなわち、透明抵抗体４と５がそれぞれｓ電
されていない時、液晶３の屈折率は入射直線偏光光９′
に対してｎｅとなり、この時基体ｌのｎｙ　ｌす１ｅは
ｎｔりｎｅであるので、この入射直線偏光光９′は液晶
３を透過した透過光１１とすることができる。

−万、透明抵抗体４と５をそれぞれ通電すると、その付
近の液晶が加熱されて、ＮＩ点（ネマチック−アイソド
ロピンク相転、接点）を越えたところで等方性（アイソ
ドロピンク）の液体相Ａとなり、従って液体相Ａの屈折
率は入射直線偏光光９′に対して町ＳＯとなり、この時
基体ｌのｎｆとｎｌ５Ｏはｎｘｓｏ　＜　ｎｉｔ　　で
あるめで、入射直線偏光光９′がｓ　１ｎ−１（−隻ｖ
枳−）以上の入射角θをもｎｙって入射すると、全反射光１２’に生じることになる。

前述のｎＩＦｄｏ　　は、液晶の性質を示さない温度で
の屈折率で、このときの温度は液晶の（傾類によって異
なるのが一般的である。代表的なネマチンク液晶の温度
と屈折率の関係を第（５図に示す。第６図において、３
０はｎｅの屈折率、３１は常光線の）Ｕ（折率、３２ｉ
Ｊ：ｅ方性の液体の屈折率である　３３は、ＮＩ点の温
度である。

また、透明基体ｌと２　＃二ｉ、第１図および第２図に
図示したとおり、プリズムが望ましく、特に第２図に図
示する如く直角プリズムを用いることが好盪しい。

液晶は、前述（また様に液体相の時の屈折率ｎ　Ｉ　Ｓ
（１、ｔの液晶の異常先縁の屈Ｊａｒ　４　ｒａｔｓと
透明基体の屈折率＋１７の間に町ＳＯくｎｆ５ｎＣの関
係を有することが必要であるので、−Ｆ述の関係を満足
する様に液晶と透明基体を選択する。例えば、ｎ１ｓｏ
、ｎｅおよびｎ９とθの関係は、下表のとおりである。

又、液晶全等方性の液体までに加熱する方法としては、
前述の抵抗体（例えば、酸化インジウム、酸化錫など）
′？ｒ通電することによって加熱する方法の他に、液晶
に直接レーザ光線を焦熱する方法ケ用いることができる
。

すなわち、本発明の装置ｇでＶ支、液晶セル中の液晶金
昇幌させて等方４’ＪＥ　’ｔ’＋り体としたり、ろる
いは降温させて液晶相させる様に温度ｆｉｉｌｌ側！す
ることによって、入射光ケ透過元あるいは反射光の例ノ
１．かに制御−ノーることか−Ｃさる６、２４Ｔ　３図
は、本発明の光学側４１１１　＝Ｑ置ｊ：液晶−九学シ
ャツタアレーに適用り、た時の平面図を示し７ており、
第４図ｔよそのＡ、−Ａ’　ｌｕｒ面図で４〕る０第３
図および第４図におい−（１、液晶−メ１字ンヤツタつ
ル−１：ｌ：１：、複数のシャッタ部１４ｔｌ１Ｍえて
いるが、このシャッタｉ１μ１４は透明抵抗体１５と１
６の間に液晶１７を挾持］２之構造を＞＃　ｔ、　−ｒ
いる。透明抵抗体１５と１６は、そＩＩ、ぞ７Ｌの柱状
直角プリズム■９と２０のλｊ向而面に備え付けられて
い−Ｃ１液晶の１１．および；状体時の１１１ａｃ）と
ｉｋ角プリズムのｌｌＸ、Ｉが曲ノホの関係（Ｑ１父く
、ｎｙ＜ｌ１ｃ）を有゛ｌる様に液晶Ｊ：直角プリズム
を選択する。

さらに、入射光側には液晶がホモジニーｆス配列した時
の方向と同−又は略同一方向に透過軸を有する偏光板１
８が配置されている。

このシャッタアレー１３’に用いることにより生じた液
晶層透過光あるいけ全反射光の何れか１つの先勝を、例
えば感光ドラムなどの光感応モＩＳ材に照射することが
できる。そし７て、デジタル１６号に従ってシャッタ部
１・１を感光ドラムに対して開［ｌすることによって、
所期の幻像を形成し、続い−ＣＩＩｉｊｉ″ｊＩ形成を
施すことができる。

第５図は、本発明の光学制御装置（液晶−光学シャッタ
アレー）を電子写真方式プリンタに利用した態様の説明
図である１、第５図において、光源２１は常に点灯して
おり、液晶−光学シャッタアレー１３を常に照らしてい
る。この７ヤンタアレーＩ３は、液晶駆動回路（図示せ
ず）によって光源２１．１：りの光線を透過あるいは全
反射させて光信号を発生し、！函゛元ドラム２２に照射
する光線を制御することかでさる。捷だ、光源２１から
光線とシャッタアレー　１ユ岱からの光信号の来光性を
得るために、光路中にレンズ２３と２４を配置［７てお
くことが望−ま１〜い。感光ドラム２２は、光信号の照
射に先立つで予めコロナ放電装置などを備えた帯電ステ
ーンヨン２５でグラス又はマイナスに帯電され、感光ド
ラムにおける光照射さ扛た所では、帝を電荷が消滅して
靜１ｔ＃像が形成される。この様にして形成された静電
潜像は、現像部２６で帯電時の極性と反対極性又は反転
現像による時には同一極性のトノーーとギヤリアからな
る現像剤の存在下に現像バイアスを印加しながら磁気ブ
ラシ現像法などによって現像した後、転写部２７で像保
持部材２８（例えば、紙など）に転写し、次いで定着部
２９で熱や圧力などによって定着され、完全に固定化さ
社たプリント物が得られる。

シャッタアレー１３から発生した光信号奢受ける感光体
は、前述の如き電子４貢方式のものに限らず、例えば銀
塩写真方式の感光体（例えばモノクロベーパー、カラー
ペーパー、米国スリーエム社１−ドライシルバー」など
）であってもよい。

本発明の光学制御装置は、下記の如き利点を有している
。

（１）　　入射光を全反射により完全に遮断てきるので
、高コントラスト制御が１丁能である。

（２）偏光板の使用が１枚であるので、光量の損失が少
なく、明るい透過光を得ることができる。

（３）　　カメラのシＡ！ツタあるいは光プリンタのシ
ャッタアレーに用いた時、辿閉ンヤンターからの光線の
漏洩がなく、不要な情報の撮影や吉き込みが発生［７な
い。

従来のねじれネマチックモードを用いた／ヤツタでは、
シャッタの遮閉時に数％程度の光線の漏洩があるが、本
発明は入射光線を完全に遮断することができる。

（４）　　大型の光学シャッタが可能である。

（５）高速度の光学シャッタが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の光学制御装置の断面図
である。第３図は、本発明の液晶−光学シャッタアレー
の平面図で、第４図はそのＡ−に’断面図である。第５
１１Ｑ」木兄りｊの光学制御装置を電子写真方式プリン
タに利用した態様の説明図である。第６図は、温度にお
けるネマナツク液晶−液体の屈折率の開係を示す説明図
である。１．２・・・透明基体３・・・液晶４．５・・・透明抵抗体６・・・シールレス＋〈−サーフ・・・配向膜８・・・偏光板９・・・入射光９′・・・入射直線偏光光１０・・・偏光板の透過軸方向１１・・・透過光１２・・全反射光 θ・・・入射角）１・・・ホ七ジニアス配列状態Ａ・・・等方性の液体相１３・・・液晶−光学シャッタアレー１４・・・シャッタ部１５．１６・・・透明」（（抗体１７・・・液晶層１８・・・偏光板１９．２０・・・柱状直角ゾリズム２１・・・光源２２・・・感光ドラム２３．２４・・・レンズ２５・・・帯′醒ステーション２６・・・現像部２７・・・転写部２８・・・像保持部材２９・・・定着部Ａ′ 議４シ２３３

Claims

【特許請求の範囲】

（υ　一対の基体間に液晶を挟持した光学制御装置にお
いて、少なくとも一方を透明にした基体間にｎｌ５Ｏ＜
す＜ｎ、　　の関係を有するホモジニアス配列した液晶
を挾持した液晶セル、前記液晶を等方性の液体゛までに
昇温させる加熱手段と前記ホモジニアス配列した液晶の
分子軸方向に同−又は略同−の透過軸方向を有する直線
偏光板全通して形成した直線偏光光で決′まる角度より
大きい入射角で入射させる手段を有することを％徴とす
る光学制御装置（但し、ｌｌｙは透明基体の屈折率、ｎ
ｅは液晶分子の異常光線のＪｉｌ折率、”ＩＳＯは液晶
分子が等方性の液体になった時の屈折率である）。