JPS60165625A - 光学変調素子の温度制御法 - 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、光学変調素子の温度制御法に関し、祥しくけ
ディスプレイ製電や画像形成装置など（３） に遺した光学変調素子の温度制御法に関するものである
。

最近の情報処同技術の進歩は目ざましいものがあり、そ
れに伴ない画像形成装置に対して高密度性及び高速性が
要求されてきている。さらに、印写品位に対する要求も
強く、これを満足する画像形成装置としては、これまで
電子写真装置、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）ある
いは光フアイバチューブ（ＯＦＴ）プリンタが既に実用
化されている。しかし、これらの画像形成装置は高価で
あり、又装置の構成も複雑になり、小型化にするのが困
難となっている。そこで、低価格で小型化が可能になる
ということで、最近ではＰＬＺＴ＋液晶等の光シヤツタ
ーを用いた画像形成装置あるいは発光ダイオードを用い
たＩＪＤプリンタ等の画像形成装置が考えられている。

中で本、液晶の電気光学効果を利用した液晶シャッタ、
プリンタが低価格で高密妾な画像形成装置として有望視
されて六ている。

この液晶シャッタ・プリンタのヘッドで用い（４） ている液晶としては、ツィステッド０１ネマチツク液晶
を２周波方式により駆動する方法が、例えば特開昭５６
−９４５７７号公報に記載されている。この方式のプリ
ンタ・ヘッドでは、印加電圧の異る周波数に応じて、正
の誘電異方性と負の誘電異方性を示す液晶組成物を用い
、選択的に印加周波数を切換え、液晶を電界方向に配向
させると時と電界に対し垂直な方向に配向させる時とで
光学的に区別し得る原理に基いている。一般に液晶は印
加電圧を大きくする程応答速度は早くなる。従って二つ
の配向方向の一方の配向で明状態を生じさせ、他方の配
向で暗状態を作るならば、これ等の二状態を切換えるた
めに共に強制的な電圧印加で達成できるので、応答は許
される限り大きな電圧を印加することによって高速応答
が可能となるものであるが、その応答速度はせいぜい１
ｍｅｅｃ穆度で、Ｌ印Ｄプリンタヘッドの場合での数１
０ｎｓｅｏに較べ非常に遅いことから、高速応答性を本
つプリンタ・ヘッドには適していないものであつ九。又
、（５） ＬＫＤプリンタ、ヘッドは均一な発光輝度でＬＩｎＤア
レイを形成することが困難なために、この発光輝度を受
けて形成される静電潜像と反対極性のトナーを有する現
像剤で現像すると、各ドツト毎の光学濃度が不均一なも
のになるなどの欠点を有している。

ところで、量適自発分極を持つ強誘電性液晶が発見これ
、その液晶分子の電気双極子が外部からの電場に対して
、約１μｓｅａで応答できるなど従来の液晶モードに対
してかなり速い応答速度をもっていることが知られてい
る。この強誘電性液晶を１〜２μｍ暉のセル状にし、こ
れを光シヤツターとして動作させると１：２０の明暗コ
ントラストがとれることから、従来の液晶モードを用い
たプリンタ・ヘッドに代わって、高速の液晶シャッター
プリンターの開発がなされている。

しかし、この強誘電性液晶が液晶シャッターとして動作
するのは、一般にカイラルスメクチック０相（ＳｍＯ’
）か、又はカイラルスメクチック（６） Ｈ相（ＳｍＢ　’）においてであることが知られている
が、このＳｍＯ’°又はＳｍＨ’は常温よりもかなり高
温付近（例えば、約６０℃〜９０℃）で現われるために
、この種の液晶を用いたプリンタ。

ヘッドにより光信号を発生させ、この光信号を例えＦｆ
電子写真複写機の感光ドラムに照射するプロセスを有す
る様な画像形成装置ｌには連用し難い間哨点がある。す
なわち、画像形成装置が常時作動するためには、プリン
タ・ヘッドの光学変祠部の液晶が常に６０℃〜９０℃付
近の温度でＳｍり“又はＳｍＨ”であることが必要で、
このために不要な電力を消費することとなる。さらに、
ＳｍＯ’又はＳｍＴ（ゞが必要以上に加熱されるとスメ
クチック入相（ＥＩｍＡ）が現われ、このために高速１
．６答性を示さなくなることがある。

本発明の目的は、前述の欠点を解消した光学変調素子の
ｒｍｌＪｅ制御法を提供することにある。

本発明の別の目的は、ディスプレイ装置や画像形成装置
青に適した光学変調素子の温度制御法を提供することに
ある。

（７） 本発明のかかる目的は、強誘電性液晶相を示す温度の上
限温度より高い温度に加熱する第１ステツプ、一方向に
配列した液晶の一輪具吉相を７リンドリ力ル部材との界
面付近に形成し、前記−輪具吉相と諸相よね高温側の別
の相との間で形成された相界面付近の前記別の相を降温
下で前記−輪具吉相の液晶配列方向と平行方向に配列し
た液晶の一輪具吉相に相転移させ、該相転移を前記相界
面からその垂直方向に向けて連続的に生じさせることに
より、一方向に配列した液晶のモノドメインを形成する
第２ステツプ、前記−軸％吉相を冷却下で強誘電性液晶
相に相転移させる第３ステツプと強誘電性液晶相を示す
下限温度に到達する前に加熱する第４ステツプを有する
光学変調素子の温度制御法によって達成される。

本発明で用いる強誘電性液晶は、具体的にはカイラルス
メクテイツクＣ相（ＳｍＯ’）又はＨ相（ＳｍＨ”）を
有する液晶を用いることができる。

この液晶は電界に対して＠１の光学的安定状態（８） と第２の光学安宇状態からなる双安定状態を有ム し、従って前述のＴＮ型の液晶で用いられた光学変調素
子とは異なり、例えば一方の電界ベクトルに対しｆｌ、
１の光学的安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクト
ルに対しては第２の光学的安定状態に液晶が配向される
。

強誘電性液晶につｈては、ＬＰ　、ＴＯ［ＪＲ）ＪＡＬ
　ＤＩｉｉＰＨＹ日ＴＱ［Ｔｌ１ｌｉ　Ｉ、［１！Ｔｌ
Ｒ８”　５６（Ｌ−６９）１９７５゜１’−Ｆ’ｅｒｒ
ｏｅ’１ｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉａ　Ｃｒｙｓｔａｌ
ｓ　Ｊ　；　”入ｐｐｌｉｅｃＬＰｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ″３６（１１）１９８０「８ｕｂｍｉｃｒ。

ＢｅａｏｎｄＢｉｓｔａｂｌｅ　ｌＬｉｌｅｃｔｒｏｏ
ｐｔｉＣ８ｗｉｔｃｈｉｎｇｉｎＬｉｑｕｉｄ　０ｒｙ
ｓｔａｌｓ　Ｊ　；　”固体物理”１６（１４１）１９
８１ｒ液晶」等に記載されており、本発明ではこれらに
開示された強誘電性液晶を用いることができる。

強誘電性液晶化合物の具体例としては、デシロキクベン
ジリデンーｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメー
ト（ＤＯＢＡＭＢＯ）　、ヘキフルオキシベンジリデン
ーｐ′−アミノ−２−クロロプロビルクンナメート（Ｔ
（ＯＢＡＯＰＯ’ｌ、４−Ｏ−（２−（９） メチル）−ブチルレゾルシリダン−４′−オクチルアニ
リン（ＭＢＲＡ８）が挙げられる。

本発明は、一対の基板間で張切に一方向に配列した液晶
の一輪具吉相（スメクテイツク相、ネマティック相）を
シリンドリカル部材との界面付近に形成し、前記−輪具
吉相と諸相より高温側の別の相（等吉相、ネマティック
相、コレステリック相）との間で形成された相界面付近
の前記別の相を降温下で前記−軸賢吉相の液晶配列方向
と平行方向に配列した液晶の一輪具吉相に相転移させ、
該相転移を前記相界面からその垂直方向に向けて連続的
に生じさせることにより、一方向に配列した液晶のモノ
ドメインを形成することができる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。

第１図は、強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例
を模式的に描いたものである。１１と１１′は、Ｉｎ２
Ｏ，、ＳｎＯ，あるいはＩＴＯ（Ｔｎｄｉｕｍ　−Ｔｉ
ｎｏｘｉｄｅ）　＄の薄模からなる透明′Ｉ！ｔ′Ｉｔ
１．で被覆さ６０） れた基板（ガラス板）であり、その間に液晶分子層１２
がガラス面に垂直になるよう配向したＲｒｎＯ’相又け
Ｓ＋ｎＨ”相の液晶が封入されている。

太線で示した線１３が液晶分子を表わしており、この液
晶分子１３はその分子に直交した方向に双極子モーメン
ｌ−（Ｐｌ）　１４を有している。基板１１と１１′−
ヒの電極間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶
分子１３のらせん構造がほどけ、双極子モーメン）　（
Ｐｌ）１４がすべて電界方向に向くよう、液晶分子１３
は配向方向を変えることができる。液晶分子１５は、細
長い形状を有しており、その長袖方向と短軸方向で屈折
率腎方性を示し、従って例えばガラス面の上下に互いに
クロスニコルの偏光子′ｆ−置けば、電圧印加手段によ
って光学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、
容易に理解される。

本発明の液晶素子で好ましく用いられる液晶セルは、そ
の厚さを充分に薄く（例えば１０μ以下）することがで
きる。このように液晶層が薄くなるにしたがい、第２図
に示すように電界６１） を印加していない状態でも液晶分子のらせん構造が＃１
どけ、非らせん構造となり、その双極子モーメントＰま
たはＰ′は上向角（２４）１け下向き（２１’）のどち
らかの状態をとる。このようなセルに、第２図に示す如
く一定の閾値具−Ｌの極性の異る電界Ｅ又けｄを電圧印
加手段２１と２１′により付与すると、双極子モーメン
トは、電界題又はピの電界ベクトルに対応して上向き２
４又は下向き２４′と向きを変え、それに応じて液晶分
子は、第１０安宇状態２３赤、あるいは第２の安定状１
ｊ１２５’の倒れか一方に配向する。

このような強誘電性を液晶素子として用いることの利点
は、先に述べたが２つある。その第１は、Ｌ５答速度が
極めて速いことであり、第２は液晶分子の配向が双安定
性を有することである。第２の点を、例えば第２図によ
って更に説明すふと、電界ｍを印加すると液晶分子は第
１の安定状態２３に配向するが、この状態は電界を切っ
ても安定である。又、逆向きの電界ｄを印加すると、液
晶分子は第２の安定状Ｎ’２５’に０−２） 配向してその分子の向きを賓えるが、やはり電界を切っ
てもこの状■に留っている。又、与える電界Ｅが一定の
閾値を越えない限り、それぞれの配向状■にやけり維持
されている。このような応答速度の速さと、双安定性が
有効に実現されるにはセルとしては出来るだけ薄い方が
好ましい。

筆３図（Ａ）は、本発明の方法によって得た液晶素子の
一実施例に関する部分的な平面図であり、第３図［Ｂ）
は、そのＡ　−Ａ’断面図である。いずれもセル構造を
わかり易くするため正確な縮尺度の図とけなっていない
。本例では、プリンタ用シャッタアレーの構成例が示さ
れて第３図で示す液晶セル１００は、ガラス板又はプラ
スチック板などからなる一対の基板１０１と１０１′を
スペーサ（図示せず）で所定の間隔に保持され、この一
対の基板を接着剤１０６で接着したセル構造を有してお
り、さらに基板１０１のとには複数の透明＋ｆｆ１１０
２からなる電極群（例えば、マトリクス電極構造のうち
の走査電圧印加用電極群）が（１３） 例えば帯状パターンなどの所定パターンで形成されてい
る。基板１０１′の上には前述の透明電極１０２と交差
させた複数の透明電［１ｏｚ’７５＞らなる電極群（例
えば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極
群）が例えば図示の如（１０７’でチドリ状に接続され
たセグメントパターンで形成されている。透明電極１０
２けリート９１０７と、透明電極１０２′はＩ７−　）
’　１０７’にそれぞれ接続されて、外部回路からの信
号がそれぞれのリード１０７と１０７“の端子に入力さ
れる。この様な基板１０１と１０１′には、例えば−酸
化硅素、二酸化硅！、酸化アルミニウム、ジルコニア、
フッ化マグネシウム、酸化セリウム、フッ化セリウム、
シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物、ポリ
ビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミド９、ポリパラキシレリン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩
化ビニル、ポリアミド９、ポリスチレン、セルロース樹
脂、メラミン樹脂、エリア樹脂やアクリル樹脂などを用
（１４） いて被嗅形喫した絶縁膜（図示せず）を設けることがで
きる。この絶縁膜は、液晶Ｎ１０３に微債に含有される
不純物等のｔめに生ずる電流の発生を防ＩＦできる利点
ｆ４．有しており、従って動作を繰り返し行なっても液
晶化合物を劣化させることがない。

この具体例におけるセル１ｆｌｔ造は、前述した様な所
定温度で強誘電性を示す液晶層１０５とシリンドリカル
部材１０４およびヒータなどの発熱体１０５を儂えてい
る。

シリンドリカル部材１０４としては、良好な向側壁面１
０４′を本つグラスファイバーが適しており、第３図に
示す如く基板１０１に切り込みを形成し、そのｆ同所に
適当な直径（例えば１μｍ〜２０μｍ）のシリンドリカ
ル部材１０４を配着することができる。

又、発熱体１０５としては、例えば酸化インジウム、峻
化錫やＴＴＯ（工ｎｄｉｎｍ　Ｔｉｎ　０ｘＬｄｅ　）
などの薄膜抵抗体を用いることが適している。

この様な液晶セル１００は、基板１０１と１０１′の（
１５） 両側にはクロスニコル状態又はパラレルニコル状態とし
た偏光子１０日と１０８′がそれぞれ配置されて、電極
１０２と１０２′の間に電圧を印加した時に光学変調を
生じることになる。

第３図に示す液晶セル１ｏＯについての更に具体的な例
を示すと、例えば透明電極１０２は幅を６２．５μｍと
した帯快の走査電極群とし、一方透明電極１０２′は一
画素を形成し、６２．５μｍＫ６２．５μｍの信号電極
群とすることができる。又、発熱体１０５は平均幅０．
６町嗅庫１０００λのＴＴＯ薄膜とし、液晶＠１ｏｘｒ
は２μｍ庫で保持されていることが好ましい。

この様な液晶セル１００け、加熱ケース（図示せず）に
収容し、上下に互いに直交する偏光子１０Ｂと１０８′
を配置して、これを電子写真プリンタ用液晶シャッター
アレーとして動作させることができる。この場合、第３
図ｆＡｌの矢印Ｂが電子写真感光ドラムの回転方向とな
る。

以下、所定温ｔｉで強誘電！外性を示す光学変調＊質と
してＤＯＢＡＩＪＢＯの場合を例にとって具体的（１６
） （（説明する。

９４４図は、本発明の光学変調素子に具備した光信号発
生器の光路開閉手段と温度制御手段を表わしでおり、こ
の光路開閉手段にけＥｌｍ　Ｏ＊又けＳｍＨ’を示す温
度範囲に温度制御することができる温度制御手段が備え
られている。

まず、ＤＯＢＡＭＢＯが封入されている第３図に示す液
晶セル１００は、セル全体が均一に加熱されるような加
熱ケース（図示されていない）にセットされる。次に、
セルの平均的ｉｆｆが例えば９０℃となるよう加熱ケー
スの温度をコントロールする。このときＤＯＢＡＭＢＯ
け、液晶相としてＳｍＯ”相もしくは８ｍＡ　＠状態と
なっている。ここで、発熱体（ヒータ）１０５に電流を
流し１次第に電流値を上げて行くと、まず発熱体１０５
のごく近傍のみがＳｍＡ１等方相の転移温度である約１
１８’Ｃを越え、等吉相即ち液相状態に相転移を生じる
。さらく、電流を増大させて行くと、等吉相領域が発熱
体１０５とほぼ平行状態を保ち乍ら拡がって行き、やが
て全液晶層１０３が等方６７） 相となる。

この状態では、液晶セル１００の長手方向（第３図（Ａ
）のＣ方向）での温度が均一であり、焼手方向（第３図
（Ａ）のＢ方向）でシリンドリカル部材１０４から発熱
体１０５の方向へ次第にｍｌが高くなるような温度勾配
が形成これる。例えば、シリンドリカル部材１０４の側
壁面１０４′の近傍を例えば約１２０℃とし、それより
約１．Ｓｍ離れた発熱体１０５の近傍を例えば１４０℃
とすることによって温度勾配を形成する。

次に、セル１００に前述の温度勾配を付与した状態でセ
ル１００がセットされているケースの温度を９０℃より
、例えば１０℃／ｈの割合で徐々に温度を下げるようコ
ントロールすると、第３図（Ｂ）に於て、まずシリンド
リカル部材１０４の側壁面１０４′の近傍における温度
が等吉相→Ｓｍ入相転移温度（約１１６℃）より低くな
り、との領琥において、８ｍＡ相の核が形成される。こ
のとき、り１１ンドリ力ル部材１０４の側壁面１０４′
及び基板１０１の面１０９は何れも液晶分子を水平力（
１日） 向に配向させる効果を有して贋るため、側壁面１０４′
の近傍でＳｍＡ相が形成されるとき、液晶分子軸が基板
１０１の而（１０９）内で、かつクリンドリカル部材１
０４の白側壁面１０４′の長手方向に平行な配列を生ず
るような強制力を受け、従って形成されたＳｍＡ相の核
は側壁面１０４′と基板１０１に の面１０９に対して水平方向配向したモノドメインにな
っている。さらに、ケースの温度を下げて行くと、既に
形成されている８ｍＡと等実相との相界面付近における
等実相がその相界面付近のＳｍＡの配列方向と平行方向
になる様なＳｍＡに相転移を生じ、この結果温度勾配下
で降温を続けると、８ｍＡ相のモノドメイン領域が連続
的に広がって行く。このとき、ＳｍＡ相のモノドメイン
領域と等吉相領域との相界面の成長速度は、液晶セル１
００の長手方向（第５図Ａの矢印Ｃ方向）に暇って同一
速度になっていることが望ましい。ケースの温度が例え
ば７０℃程度となると、発熱体１０５の近傍を除いては
、液晶は、はぼ全域がＳｍＡ相に相転移する。

（１９） 次いで、第４図に示す装＃における液晶セル中の電気光
学的な変調物質（液晶）４０１が作動中Ｅ１ｍＯ”又は
ＳｍＴ（’に温度制御される。

ところで、前述のＤＯＢＡＭＢＯの如く現在知られてい
る強誘電性液晶の多くのものは、第５図に示したように
、液晶セル幅度を上昇させていく場合と、下降させてい
く場合とで、ＳｍＯ“の安定温度領域が異なってかり、
一般に温度下降の場合の方が上昇の場合に比べて、低い
温室領域（’ｒ＋’）　’ｐで安定方状輯を示す場合が
多い。ここでＴ１と＋１＋／、がは埋等しい場合には問
題ないが、Ｔ。

〉Ｔ′１の場合では、液晶温度をＴ、に保つよりもＴ１
に維持する場合の方がヒーターの消費電力も少なくてす
み効果的である。そこで、本実施例では第６図に示した
ように液晶を一度温度Ｔ。

以上まで昇温させて等実相としたのち、前述の第５図に
示す方法でモノドメインのＳｍＡを形成し１次いで、発
熱体１０５に流している＠がｔを徐々に下げて、温度勾
配を解除すると、液晶セル１００の一度は、全体が均一
にニア０℃（Ｔ２）となり、（２０） 液晶はＳｍＯ相に相転移する。このとき、電極１０２と
１０２′が形成されている領域に於ては均一なモノドメ
インとなっている。

強誘電性液晶（ＳｍＯ町の温度範囲ＴをＴ１＋β＜Ｔ＜
’ｒ’ｔ−α　α、β；宇数（但しＴ；　（Ｔ’、＋β
＜　”＋　＜　Ｔｔ−α〈Ｔ、）で示される温度範囲内
に制御する。

本発明の好オしい具体例では、昇温手段として第４図に
示す発熱抵抗体４０２を用いることができる。すなわち
、発熱抵抗体４０２０通電量を多くし、高発熱量の加熱
（第１段のヒーター加熱）により等実相とし、しかる後
に温度勾配下で徐冷する。この徐冷は、発熱抵抗体４０
２への通電量を軽減し、低発熱量の加熱（＊２段ヒータ
ー加熱）により、ＳｍＡを形成した後、温度勾配を解除
し、さらに低発熱量の加熱（第３段ヒーター力Ｕ熱）に
より液晶４０１は１３ｍ０”に相転移する。

この制御」は、温度センサーとしての感熱素子４０３に
よって、発熱抵抗体４０２を多段階的に使（２１） 用することにより行なわれる。そのフローチャートを第
７図に示す。このフローチャートでは第１段、第２段、
第５段からなる３段階加熱方式の場合を示している。

この際の発熱清は第１役加熱〉第２段加熱〉第３段加熱
となっている。すなわち、第１段加熱は、等実相、第２
役加熱はＳｍＡ、第３段加熱は８ｍＯ’に対応した発熱
睦となっている。

第７図に示すシーケンスは、例えば第４図に示す回路に
よって制御することができる。第７図におけるａｔｏｐ
　１は、メイン電源４１７をオン状態とした時、セル中
の液晶４０１の温度を感熱素子４０３によって検知する
ステップを表わしている。、５ｔｏｐ２は、液晶４０１
の温度がＴ、）Ｔとなっている場合（Ｙｅｓ　）には電
源４１６が作動して第１段ヒーター加熱がＯＮ状態とな
る。液晶４０１の温度がＴ１くＴの場合（Ｎｏ）には、
その温度がＴ〉Ｔ、状態となっているかを検知する。

５ｔｅｐｓは、坑１段ヒーターカロ熱がＯＮ状態とガつ
て、マイクロプロセッサ４０６によって制御（２ツ） された温度制御回路４０４と電流調整器４０５を介して
調整された電流が発熱抵抗体４０２に与えられて、液晶
４０１がＴ　）Ｔ、　（Ｙｅｓ）となるマチ加熱される
。

５ｔｏｐ　４は、第２段ヒーター加熱がＯｎ状態となっ
て、これと同時に第２段ヒーター加熱と温度勾配加熱が
ＯＮ状態となる。すなわち、θｔｅｐ４ではマイクロプ
ロセッサ４０６によって制御された電流調整器４０５を
介して発熱抵抗体４０２に与えられる通′ｆＩＬ量が低
下し、発熱量が軽減され、第２段ヒーター加熱が温度勾
配下でＯＮ状態となって降温される。５ｔｅｐ　５でＴ
ｔ　＜Ｔ＜Ｔｓの温度に制御ｂＯされて均一モノドメイ
ンのＳｍＡが形成される。

６ｔθｐ６は、温度勾配加熱と第２段ヒーター加熱が解
除（ＯＦＦ）され、同時に第３段ヒーター加熱がオン状
態となって、さらに降温される。

この時ＢｍＯ’が形成される。

８ｔθｐ７でＴ）Ｔ、の液晶４０１をＴ（Ｔ、−αとな
る（Ｙｅｓ）＋で徐冷するステップを表わしている。

（２５） この５ｔｏｐ７は液晶４０１が強誘電性液晶を示す温度
範囲の下限温度を保障するステップを表わしておシ、次
の５ｔｅｐｓでは液晶４０１が強誘電性液晶を示す温度
範囲の下限温度（ＴＳ＋β＜Ｔ）を保障するステップを
表わしている。従って、Ｔ）Ｔ。

−αの場合（ｓｔθｐ７の屑）では冷却が行なわれ、又
Ｔ１＋β〉Ｔの場合（’５ｔｏｐ１３のＡ）でＢ　５ｔ
ｅｐ６に戻されて再び第３没ヒーター加熱がオン状態と
なる。

５ｔｏｐ９は、液晶４０１が強誘電性液晶を示す湛　゛
度範囲（Ｔ′１＋β＜　Ｔ＜　Ｔ　ｔ−α）の時（ＹＯ
２）に、画像形成装置（例えば、電子写真複写機）が例
時でも作動できるＣｏｐｙ　Ｒｅａｄｙ状輻となる。

このシーケンスによって、セル中の液晶４０１は、第６
図に示す温度曲線に制御されることができる。

第４図に示す光路開閉手段は、液晶駆動回路４０７によ
って、セル中に設けた電極４０８と４０９に選択的な信
号が印加され、このために電気光学的な液晶４０１の配
向状傳が選択的に制御され（２４） て光路の開閉を行なうことができる。この配向状態の変
調は、両側に配置した偏光子４１０と４１１によって検
知される。又、第４図において４１４と４１５は、例え
ばガラスやプラスチック７′−トなどの基板を、４１２
と４１３はＳｉｎ、Ｓｉｎ、あるいはポリイミド、ポリ
カーボネート、ポリアミドなどの絶縁膜を表わしている
。

第８図は、本発明で用いる光学変調素子の別の具体例を
表わしている。この具体例においては、発熱抵抗体８０
１ケ配線しｔ発熱体８０３が液晶セル８０２の側面に配
置されている。この発熱抵抗体８０１に電流を前述の如
きシーケンスによって制御することができる。

第９図〜第１１図は、本発明の光学変調素子の駆動例を
示している。

第９図は、中間に強誘電性液晶化合物が挾まれたマ）　
１７クス電極構造を有するセル９１の模式図である。９
２は走査電極（共通電極）群であり、９５は信号電極群
である。第１０図（ＬＬ）と（ｂ）けそれぞれ選択され
九走査電極９２（ｅ）に与え（２つ られる電気信号とそれ以外の走査！ｆｆ１（選択されな
い走査電極）９２（ｎ）に与えられる電気信号を示し、
第１０図（Ｑ）と（ｄ）はそれぞれ選択された信号電＠
　９　ｓ　（ｓ）に与えられる電気信号と選択されない
信号電極９ｓ（ｎ）に与えられる電気信号を１ゴ 表わす。第１０図（ａ）〜（ｄ、）それイ“れ横軸が時
間を、ハ 縦軸が電圧を表わす。例えば、動画を表示するような場
合には、走査電極群９２は逐次１周期的に選択される。

今、双安定性を有する液晶セルの第１の安定状態を与え
るための閾値ｔＥＥをｖｔｈ、とし、第２の安定状態を
与えるための閾値電圧を−ｖｔｈ、とすると、選択され
た走査電極９２（［１）に与えられる電気信号は第９図
（ａ）に示される如く位相（時間）ｔ、では、■を、位
相（時間）ｔｔでは一■となるような交番する電圧であ
る。又、それ以外の走査電極９２（ｎ）は、第１０図（
ｂ）に示す如（アース状態となってお９、電気信号０で
ある。一方、選択された信号電極９３（θ）に与えられ
る電気信号は第１０図（ｃ）に示される如くＶであり、
又、選択されがい信号電極９５（２め ｆｎ）に桿えられる電気信号は第１０図（ａ）に示され
る如（−Ｖである。以上に於て、電圧値ＶはＶ＜Ｖｔｈ
、＜２Ｖ　ト−Ｖ）−Ｖｔｈ、　＞−２Ｖ　ｆ満足する
所望の値に設定される。このような電気信号が与えられ
たときの各画素に印加される電圧波形を第１１図に示す
。第１１図（−）〜（ａ）はそれぞれ第９図中の画素Ａ
、Ｂ、ＯとＤは対応している。すなわち、第１１図によ
り明らかな如く、選択された走査線−ヒにある画素Ａで
は位相ｔ、に於て閾値ｖｔｈ、を越える電圧２ｖが印加
される。又、同一走査線上に存在する画素Ｂでは位相ｔ
、で１．１値−ｖｔｈ、を越える電圧−２ｖが印加され
る。

従って、選択された走査電極線−Ｆに於て信号電極が選
択され友か否かに応じて、選択された場合には、液晶分
子は第１の安定状態に配向を増え、選択されない場合に
は第２の安定状態に配向を揃える。いずれにしても各画
素の前歴には関係することはなＡ。

一方、画素ＣとＤに示される如く選択されない走査啼上
では、すべての画素ａとＤに印加さく２７） れる電圧は＋Ｖ又は−Ｖであって、いずれも闇値電圧を
越えない。従って、各画素０とＤにおける液晶分子は、
配向状態を変えることなく前回走査されたときの信呆状
態に対応した配向をそのまま保持している。即ち、走査
ｇＬｒｊが選択されたときにその一ライン分の信号の書
き込みが行われ、−フレームが終了して次回選択される
までの間は、その信号状態を保持し得るわけである。従
って、走査電極数が増えても、実質的なデユーティ比は
かわらず、コントラストの低下とクロストーク等は全く
生じない。この際電圧値Ｖの値及び位相（ｔＩ　＋ｔ！
　）　＝　Ｔの値としては、用いられる液晶材料やセル
の厚さにも依存スルが、通常３ボルト〜７０ボルトで０
．１μｓｅｃ〜２　ｍ　ｓｅｃの範囲で用いられる。従
って、この場合では選択された走査電極に与えられる電
気信号が第１の安定状態（光信号に変換されたとき［明
］状態であるとする）から第２の安定状態（光信号に変
換され九とき「暗」状態であるとする）へ、又はその逆
のいずれの資化をも起（２８） すことができる。

第１２図は、前述の光学ｆｌＪ素子を光路開閉手段１２
０４として備えている画像形成装置の１例（電子写真プ
リンタ）を示す本ので、感光ト。

ラム１２０１を矢印１２０２の方向に回転駆動させ、ま
ず帯電器１２０３により感光ドラム１２０１を一様に帯
電させ、光路開閉手段１２０４を駆動させて、背後に配
置したランプ１２０５よりの光線を選択的に開閉制御し
て光信号を発生させ、この光信号を帯電された感光ドラ
ム１２０１に照射して静電潜像が形成される。

第１２図は、前述の光路開閉手段１２０４を具備させ次
画像形成装置の一例（電子写真プリンター装置）を示す
本ので、感光ドラム１２０１を矢印１２０２の方向に回
転駆動させ、まず帯電器１２０５により感光ドラム１２
０１を一様に帯電させ、光路開閉手段１２０４を駆動さ
せて、背後に配置した露光光源１２０５Ｖｃよりの光線
を開閉制御して光像露光を受けることにより感光ドラム
上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器（
２９） １２０６のトナーにより現像され、このトナー像は転写
ガイド１２０７を通ってきた複写用紙Ｐ上に転写帯電器
１２０８により転写される。画像の転写を受けた複写用
紙Ｐは分離ベルト装置１２ｏ９により感光ドラム１２０
１から順次＋ｃｆ）［され、次いで定着装［１２１０で
画像が定着されるようになっている。また、転写後感光
ドラム１２０１の表面上に残留したトナーはクリーニン
グ装置１２１１により除去され、前露光装置１ｉ１２１
２により感光ドラム１２０１が除電され、再び次の複写
サイクルが可能になるようにしである。ところで、第１
２図に於る光路開閉子ｆ！ｙ１２０４には前述の強誘電
性液晶セルを採用している。つまり、露光光源１２０５
からの光線を強誘電性液晶セルを備え几光路開閉手段１
２０４、レンズアレー１２１３を介して感光体１２０１
の上に結像する際に、図示していない原稿情報読み取り
装置によって得られた画像情報を含んだディジタル信号
により液晶＠動回路１２１４を動作させて強誘電性液晶
シャッターをＯＮ　ＯＦＦさせることにより、画像情（
３０） 報のパターンを有する光信号を感光体１２０１の上に露
光するようになっている。この実施例に於てけ露光光源
１２０５が液晶セルの加熱の機能も果しており、＠ｐＡ
素子１２２Ｄに接続された液晶温度制御回路１２１６で
液晶冷却用ファン１２１７を動作させることにより、液
晶セルの過熱を防Ｉトシ、液晶セルを一定温￥￥に維持
するようにすることができる。図中１２１８は反射笠、
１２１９はレンズアレー１２１５を液晶シャッタ装置へ
装着するための部材である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明で用いる液晶セルを表わ
す斜視図である。第３図（Ａ）は、本発明で用いる液晶
素子の平面図で、第３図（Ｂ）はそのＡ　−Ａ’断面図
である。第４図は、本発明の光学変調素子を用いた装置
を示す断面図である。 ！′汎５図は、ソ゛晶常による相変化の態様を示す説明
図である。単６図は、本発明で用いる光学変調素子の？
Ｍ［依存性を表わす説明図である。 第７図１は、本発明の光学室１１１素子で用いる温度（
５１） 制御のフローチャートを表わす説明図である。 第８図は、本発明の別の光学変調素子を表わす斜視図で
ある。第９図は、本発明の光路開閉手段で用いたマトリ
クス電極構造を示す平面図である。第１０図ｆａ）〜（
ａ）は、マトリクス電極構造に印加する電気信号を表わ
す波形図である。第１１図ｉａ）〜（（１）は、Ｓｍ　
Ｏ”又はＳｎ＋Ｈ”に印加される電圧の波形図である。 第１２図は、本発明の画像形成装置を模式的に表わす断
面図である。 １０１．１０１’　；基板 １０２．１０２′；電極 １０３：液晶層 １０４；　シリンドリカル部材 １０４’；　シリンドリカル部材の曲伸壁面１０５．１
０５’、５［１１，３０２，１１０，１１１；発熱体１
０６；接着剤 １ｏ７，１ｏ７’、１ｏ１’；　υ−ド線１０Ｂ、１０
Ｂ’；偏光子 １０９；基板１０１の面 ４０１；液晶 （５２） ４０２；発熱抵抗体 ４０３；温度検知用感熱素子 ４０４；温度制御回路 ４０５；電流調整器 ４０６；マイクロプロセッサ ４０７；液晶駆動回路 ４０８．４０９　；電極 ４１０．４１１　；偏光板 ４１２．４１５　；絶縁膜 ４１４．４１５　；基板 ４１６；電源 ４１７；メイン電源 特許出願人　キャノン株式会社 （３３） 幇１Ｉｌｆｆ■ゼ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　強誘電性液晶相を示す温度の上限温度より高い
   温間に加熱する第１０デツプ、一方向に配列した液晶の
   一軸異吉相を７リンドリ力ル部材との界面付近に形成し
   、前記−輪具吉相と諸相より高温側の別の相との間で形
   成され死相界面付近の前記別の相を降ｍ′Ｆで前記・−
   輪具吉相の液晶配列方向と平行方向に配列した液晶の一
   軸異吉相に相転移させ、該相転移を前記相界面からその
   垂直方向に向けて連続的に生じさせることにより、一方
   向に配列した液晶のモノドメインを形成する第２のステ
   ップ、前記−輪具吉相を冷却ドで強誘電性液晶相に相転
   移させる第３のステップと強誘電性液晶相を示す上限温
   度に到達する前に加熱する第４のステップを有すること
   を特徴とする光学変調素子の温度制御法。 Ｃ２）＠記相界面が直線性を有している特許請求（１） の範囲ｇＸ１項記載の光学変調素子の温度制御法。 （５）　前記相転移が、シリンドリカル部材との界面付
   近よシその垂直方向の側を高温にした温度勾配を有する
   前記別の相を、かかる温度勾配下で降温することによっ
   て生じる相転移である特許請求の範囲第１項記載の光学
   変調素子の温度制御法。 （４）　前記一方向に配列した液晶がスメクテイツクＡ
   相である特許請求の範囲第１項記載の光学変調素子の温
   度制御法。 （５）前記強誘電液晶相がカイラルスメクチック０相又
   はＨ相である特許請求の範囲第１項記載の光学変調素子
   の温度制御法。 （６）　前記カイラルスメクチック０相又はＨ相が非ら
   せん構造となって配列している特許請求の範囲第５項記
   載の光学変調素子の温度制御法。 （ハ　前記−ａ、％吉相より高温側の別の相がネマティ
   ック相、コレステリック相又は等吉相で（２） ある特許請求の範囲第１項記載の光学変調素子の温度制
   御法。 （８）前記シリンドリカル部材および基板が液晶を水平
   方向に配列させる効果を有する特許請求の範囲第１項記
   載の光学変調素子の温度制御法。 （９）前記シリンドリカル部材がグラスファイバーであ
   る特許請求の範囲第１項記載の光学変調素子のｍ寒制御
   法。 （１０）前記シリンドリカル部材が複数個で配置されて
   いる！′ｆ！ｊ許請求の範囲第１項記載の光学変調素子
   の温度制御法。 （１１）前記第４のステップの後に強誘電性液晶相を示
   す＠度の上限温度に到達する前に前記強誘電性液晶を冷
   却する第５ステツプを有する特許請求の範囲第１項記載
   の光学変調素子の温間制御法。