JPS6236640A - 記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、記録装置に関し、詳しくは液晶シャッターア
レイなどのマイクロシャッターアレイを用いた記録装置
に関する。

〔従来の技術〕

近来のコンピュータ技術と通信技術の発達により情報化
社会は高度な発展を遂げ、パーソナルコンピュータやワ
ードプロセッサなどのパーソナルユースｍ器が発達し、
その発達に伴って、その出力機器であるプリンタとして
も、高品質、速度。

静寂および低価格のものが熱望されてきている。

従来この種のプリンタとしては、レーザービームを利用
したレーザープリンタがあったが、ビームを走査するた
めに精密な機構を用いた機械的可動部を必要とし、しか
もその走査系にはある程度の大きさが要求されるので、
パーソナル化に対する信頼性および小型化の点に難があ
った。これに対し、機械的可動部を必要としない固体ス
キャナ光プリンタヘッドとして、液晶シャッターアレイ
が提案されている。このヘッドを用いることにより、　
ｒｉ７ｆ述したレーザープリンタよりも構造が簡素化さ
れ、小型で低価格のプリンタの実現が期待できる。

第６図にこのような従来の液晶シャッターアレイを用い
た画像形成装置の構成例を示す。

第６図において、１００は光源＋０１の光の透過。

遮断を制御する液晶シャッターアレイであり、その光像
は収束性レンズアレイ（商品名セルフォック、以後ＳＬ
Ａと略す）１０２により感光ドラム　１０３へ結像され
る。この感光ドラム１０３は、矢印方向へ回転、し、帯
電器１０４によりその表面が一様に帯電されており、　
５ＬＡ１０２からの光は感光ドラム　１０３へ結像され
て静電像となる。この静電像は現像器１０５によってト
ナー現像され感光ドラム１０３へ転送されてきた転写紙
１０Ｂに対して転写帯電器＋０７により転写される。そ
の転写ずみの転写紙１０６′は定着ユニット１０９を通
り、ここで像が定着される。他方、感光ドラム１０３は
、転写工程が終了した後に、その表面はクリーニングユ
ニット１０８でクリーニングされ、ＩＩｆび最初の工程
に戻る。

このようにして、情報信号に応じた画像が転写紙１０８
１−に１１ｔられる。この方式では、レーザービームよ
り発生した光信号を照射する方式の電子写真複写装置に
比べて、装置の小型化が可濠であり、しかもレーザービ
ームを照射する方式で使用されるポリゴンスキャナのよ
うな精度を要する機械的ｉ＋（動部がないので、騒音が
少なく、しかも厳しい機械的精度を要求されることも少
なくすることができる利点がある。

このような固体スキャナヘッドを用いる場合、そのヘッ
ドを駆動するドライバの個数を減らすために、マトリク
ス配線を組むことが多い。液晶シャッタアレイの場合に
おいても、ｎ個の走査値−）とｍ個の信号電極をマトリ
クス構造に構成することはよく知られている。しかし、
特に液晶シャッターアレイの場合、その応答速度が遅い
ために、通常の時分割駆動を行うようにした場合におい
ては、シャッター７レイの透過光礒も少なくなり、しか
も画像のコントラスト比が低下するので、良好な画像を
形成できなかった。

そこで液晶透過光量をスタティック駆動着にとれ、しか
もドライへの個数も時分割駆動と同等の個数に減少でき
るようにしたＴＰＴ（ｉＩ膜トランジスタ）による液晶
シャッターアレイの駆動方式が提案された。これは、液
晶が容駿性負荷であることと、　　ＴＰＴの特性を利用
して、液晶に充電した電界を１フレ一ム周期にわたって
保持するように構成したものである。

第７図にかかるＴＰＴドライブ液晶シャッターアレイの
構成例を示し、第８図にその駆動波形のタイミングチャ
ートおよび各シャッター（画素）の光透過率波形の一例
を示す。

第７図において、ＴＰＴマトリクスは、アレイ状にＴＦ
Ｔ５００１，５００２．５００３（丁ＦＴ５００と総称
する）が配置され、走査信号を各ＴＰＴ５ＱＱのゲート
電極へ印加するゲート線５０２１，５０２２．５０２３
−−−一の群５０２と、情報（データ）の信号をＴＰＴ
のソース電極に印加するデータ線５Ｑ３１，５０３２，
５０３３，５Ｑ３４の群５０３と、これらデータ線から
のデータ信号が出力信号として印加されるドレイン電極
と接続したマイクロシャッタのセグメント電極５０４１
，５０４２．５０４３−−−一の群５０４とが各々接続
されている。

この回路においては、隣り合うＴＰＴをいくつかのブロ
ックに分け、各ブロック内のここで、セグメント電極５
０４１，５０４２．５０４３−−−一とコモン電極との
間に液晶を挟持する。　　丁ＦＴのゲート電極を互いに
導通に接続する構成とする。この例において、各ブロッ
ク内のＴＰＴの個数は、４個（各々５０４１〜５０４４
．５０４４〜５０４８．５０４９〜５０５２、−−−−
）としである。

次に、駆動用信号の波形およびこの駆動用信号による各
シャッターの状態を第８図を参照して説ＩＩする０図中
、Ｇｌ、Ｇ２−−−Ｇｎは各ＴＰＴ（７）　５００１，
５００２　。

−−−一の各ゲート電極に接続されたゲート線５０２＋
　。

５Ｑ２２，５０２３．−−−に印加される信号であり、
電位Ｖ、が印加された時ＴＰＴはオン状態になる。

（ソース電極とドレイン電極が導通状態）になり、電位
−Ｖ、が印加された時にＴＰＴはオフ状態になる。Ｃは
コモン電極に印加する信号であり、常ニＯｖニ保持Ｌ　
テア６　、　　Ｓｔ　ｌｋ　ＴＦＴ５００１．５０Ｇ５
゜５００９、−−−一のソース電極に接続されたデータ
線５０３１に印加する電位Ｖの信号、Ｓ２はＴＦＴ　５
００２゜５００Ｂ、５０１０．−一−のソース電極に接
続されたデータ線５０３２に印加する電位Ｖの信号であ
る。なお、同様にしてデータ線５０３３．５０３４に印
加する信号Ｓ３　、Ｓ４については図示を省略しである
。

期間ｔ、において、各ゲート線５０２１．５０２２．−
−−−を順次に−ｖ１からＶ？へとＯＮ状態にし、全て
の。

データ線５０３１〜５０３４はその期間にわたって電位
Ｖにすることにより、シャッターは、ゲートが接続ネれ
ているブロー２り毎に順次に閉状態にされていく。

次に１期間ｔ２においても、期間１．と同様に、ゲート
線５０２１．５０２２．−−−一の各信号ＧＬ　ｗ　Ｇ
ｎとしては１１次にオンパルスが印加される。それに同
期して、データ線５０３１〜５０３４の各信号Ｓ、〜Ｓ
４には、それぞれシャッターのブロック毎（Ｉｌｌ＋〜
冒。

讐、〜ＩＩＩＲ９ＩＩＩ９〜Ｗ＋２．−−−−）のデー
タに対する電位がケえられる。つまり、期間ｔ２内のゲ
ート信号Ｇ、がオンレベルの時に、信号Ｓ１〜Ｓ４とし
て、それぞれＷ、〜冒、の開閉制御パルスが！ｊえられ
、ゲート信−）Ｇ２がオンレベルの時に、信号Ｓ、〜Ｓ
４として、それぞれｌｌｉ、、〜−８の開閉制御パルス
がｔｐえられる。以下、０３〜Ｇｎまで同様の動作がく
り返される。

第８図は、データ電極ＳＩおよびＳ、に着目し、シャッ
タｗ、　、ｗ、　、ｔｌｌ、および讐、の開閉状態が、
それぞれ開、閉、閉、開状態であることを示す。

以１−のようにして、シャッター透過光量をスタティッ
ク駆動と同ｔ゛とし、しかもドライバの個数をマトリク
ス駆動時と同数にでき、クロストークめ焦い高品位かつ
安価な液晶シャー２ター７レイを実現できる。

次に、この光プリントヘットの構成部品の一部である光
源としては、次の理由から超高輝度なものが要求される
。その第１の理由は、液晶シャッターはそのシャｌター
を開いた状態においても光透過率７文は２０％程度であ
るからであり、第２の卵重は、液晶シャッターの応答ス
ピードが遅いことであり、従って、光源光の利用効率が
低い。

現在、その小型性、高安定性、畏寿命などの点から有望
視されているのは、高輝度なＬＥロチツブを直線状に並
べ１発光した光を光学的に集光したＬＥＤアレイ光源で
ある。第９図〜第１１図にかかるＬＥ［ｌアレイ光源の
一例を示す、第９図および第１Ｏ図は、それぞれ、　　
ＬＥＤアレイ光源の正面図および側面断面図である。こ
こで、３０１は直線状に並べられたＬＥＤチップ３０５
がマウントされている基板である。３０３は、各ＬＥＤ
チップ３０５からの発光光を第１θ図に点線で示したよ
うに集光するシリンドリカルレンズであり、支柱３０２
によって基板３０１上に支持される。３０４はＬＥ［ｌ
に流れる電流ＩＦを制限する制限抵抗である。

第１１図にＬＥＤアレイ光源の電気回路配置の一例を示
す、配線の簡略化のために、複数のＬＥＤチップを１つ
のブロックとして、複数個のブロック辷分け、各ブロッ
ク毎に制限抵抗３０４を設けた配置とする。３０８は直
流゛市原である。

このＬＥＤチップ３０５として１通常のランプ型ＬεＤ
を構成した場合の５００層ｃｄに相当するものを使用し
た場合、はぼ同波長（波長入＝　８５５ｎｍ）の１６−
−Φの蛍光灯と同程度の照度が得られたが、かかる波長
域においては、液晶シャ７タの光透ｉ１Ｍ率は低く、充
分な照度とは言えなかった。

そこで、　ＬＥＤ光源を間欠的に大電流で駆動する方法
も考えられたが、その場合には、ＬＥＤチップが高密度
に多数配列されていることから、ＬＥＤチップの発熱に
起因して放射光！−が低ドしてしまう。

また、第８図に示したように、液晶シャッターアレイの
各ブロック毎に、シャッターの開閉始動時間に時間νれ
τ。があるため、任意な時間においてシャー２ター開状
ｆ島での透過率はばらついている。このため、光源であ
るＬＥＤアレイを間欠点灯すれば、その光透過率のばら
つきが出て、高品位な画像を形成できなかった。

〔ｌｌ　　的〕

そこで、本発明の目的は、上述した従来例の欠点を除去
し、高品位プリントを可能にした記録装置を提供するこ
とにある。

〔実　　施　　例〕

以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に本発明記録装置としての光プリンタヘッドの構
成の一例を示す、ここで、　１０１は光源であるＬＥＤ
アレイ、　１００は複数のマイクロシャッターのアレイ
、たとえばｎ個のブロックに分割された液晶シャーフタ
−フレイであり、Ｇ１−Ｇｎは各ブロックのＴＰＴのゲ
ートに接続されているゲート電極である。ここで、　　
ＬＥＤアレイ　１０１も、液晶シャッター　１００と同
等に、かつ、ｌ対ｌに対応するように独立したｎ個のブ
ロックに分け、各ブロック毎にスイッチング素子４０１
−１，４０１−２．−−−−。

４０１−ｎを設け、その制御電極（スイッチング素−Ｌ
がトランジスタのときにはベース電極あるいはゲート電
極）に各ブロックの選択信号Ｂ、　、Ｂ、　。

−−Ｂｏを供給する。第２図にこれら独立したｎ個のブ
ロックに分割したＬＥＤアレイの電気回路配置の一例を
示す。本例では、各ＬＥＤブロックは、各々独立に電源
４１Ｇ−１〜４１０−ｎと、駆動選択用のスイッチング
素子であるトランジスタ４０１−１〜４０１−ｎとを有
し、トランジスタ４０１−１〜４０１−ｎに加える選択
信号８１〜Ｂｎに応じて、各ブロック毎に独立して駆動
可能に構成する。なお、３０５はＬＥＤ、　　３０４は
電流制限抵抗である。本例においては、ｌブロック内の
ＬＥ口素子数は４にしである。

第３図に、第１図に示した液晶シャッターアレイ　１０
０のゲート電極信号ＧＩ”Ｇ！１．これらゲート電極が
共通接続された各ブロック内のシャッタＷｂ１−Ｗｂｎ
に開信号をゲえた時の各シャッタの光透過曲線、および
ＬＥＤアレイ　１０１の各ブロックの選択信号８１〜Ｂ
ｎ（各ブロックのスイッチング素子であるトランジスタ
４０１−１　”４０１−ｎに加える信号）のタイミング
チャートを示す。

ここで、液晶シャッター７レイ　１００の駆動方法は前
述した従来例と全く同じであり、各ブロックの丁ＦＴの
ゲート電極Ｇｌ−Ｇｎには１図に示す如く、順次に駆動
パルスが与えられる。なお１本例においては、各ブロッ
クのシャッタ貿ｂ１〜−ｂｎ共、開信号がソース線に与
えられた場合を示している。そこで、各ブロック内のシ
ャッタｗｂ１〜ＷｂｎはＴＦＴ駆動パルスのパルス輻τ
鵞の間隔で順次開放されていく。

ここで、本発明においては、液晶シャッターアレイ　１
０Ｇのブロック数と同等にｌ対ｌに対応するようにブロ
ック分けされたＬＥＤアレイ　１０１の各ブロックの駆
動信号８Ｉ−Ｂｎを１図に示すように。

各々Ｗｂ、〜Ｗｂｎに対応して時間で。の間隔で順次に
オン状態にしていく、但し、この場合、各ＬＥＤ３０５
の順電流は、従来例のスタティックな場合に比べて、大
きくし、以て放射光槍を多くしている。

第４図に、前述した超高輝度タイプ（５００ｓｃｄ）の
赤色ＬＥＤを７レイ化した場合の順電流ＩＦ−相対■度
特性を示す、第４図より、標準順電流ＩＰ　＝２０ｍＡ
の時の照度Ｅ３の倍の照度Ｅｄを得るためには、順電流
１ｐ　＝［１０ｍＡにすればよい、この順電流は、点灯
デユーティレジ第５０％以下および点灯パルス幅１ｍ５
ｅｃ以下で、寿命などの他特性に影響をグーえないこと
は証明されている。今、液晶シャー２ターの解像度を！
６ドツト／層謄４電子写真印字装置のプロセススピード
（！ｉ！光体の速度）を５０層■／ｓｅｃとすると、ｌ
ラインの周期Ｔ＃１．２５ｍ５ｅｃになり、］二記制限
はデユーティレシオのみとなり、５０％以下に設定すれ
ばよいことになる。ちなみに、これ以下の周期にして電
子写真印字装置を形成しても、固体スキャナヘッドを用
いる意味がない。

次に、第５図に、液晶シャッター７レイおよびＬＥＤア
レイのｍ番目のブロックに対する透過光透過率曲線およ
びＬＥ［］の点灯パルスの関係を示す。

前述したスピードおよび解像度より１周期Ｔ＝１．２５
−ｓｅｃになる。ここで５周期Ｔのうち、Ｔ、は必ずシ
ャッターを閉じるリフレッシュ期間、　丁。

はシャッターの開閉を制御するデータ書き込み期間であ
る。リフレッシュ期間ＴＩは画質の安定性の点から必要
な期間である。すなわち、液晶シャッターの光透過率に
は、電界を与えないまま数■ｓｅｃ放置しておくと、ヒ
下に振れながらスタティック時の透過率に落ちつく現象
があり、これを防１トして、常に一定な透過率を得るの
に、このリフレッシュ期間Ｔ、が必要である。実験の結
果、　　Ｔｌ　”ｘｔ　０．２５ｍ５ｅｃ　、　　Ｔ７
　＝　１ｍ５ｅｃのときに、上記現象をほぼ防止して高
品位な画像が得られることがわかった。

第５図の下段に示したＬＥＤの点灯パルスＢ■の縦軸は
、照度を表わし、Ｅｓは標準順電流１ｐ　−２０ｍＡ時
の照度で、スタティックに駆動した場合を点線で示して
いる。　Ｅｄは、Ｅｓの倍の照度であり、　ＩＦ＝　８
０ｍＡで得られる。実線はデユーティレジ第５０％でＬ
ＥＤＥレイのｍ＃を目のブロックをデユーティ点灯した
場合を示す。

ＬＥロブロックの点灯時期を、第５図に示すように、そ
の時の透過率曲線の面ａＳが最大になるときに選釈する
ようにすれば、より大きな透過光が得られる０点線で示
したスタティック点灯時の透１ＩＩＳ元光看は、透過率
曲線の略々三角形の全面積になり、デユーティ一点灯で
照度ＩＪ＝２Ｅｓにした場合の透過光光分は２Ｓになり
、スタティック点灯よりも明らかに多い透過光を得るこ
とができる。

本発明によれば、ＬＥＤＥレイの各ブロックは対応する
液晶シャッター７レイの各ブロックと同等に時間遅れτ
０で順次に点灯されるので、全シャッターからの透過光
光峻は常に一定に保たれ、以て安定した高画質の画像を
形成できる。

さらにまた、本発明によれば、光源であるＬＥＤＥレイ
は全ビット同時にオンされないため、　ＬＥＤからの放
射熱をより有効に放熱させることができる。従って、こ
の熱によるＬＥ口口封射光減衰を低く抑えることができ
る。

以ヒの本発明実施例においては、液晶シャッターアレイ
としてはＴＦＴを用いた駆動の場合についてのみ述べた
が、ＴＰＴを用いず、巾に、第７図に示したマトリクス
配線を施し、時分：１駆動を行う場合においても本発明
を有効に適用できる。

〔発明の効果〕

以り説明したように、本発明によれば、各シャッターか
らの透過光の光量を常に一定に保つことができ、従来に
比べてより多くの光量が得られ、しかもまた画像のコン
トラストも大きくなり、より高品質な画像が得られる。

さらにまた、光源の熱による発光睦の低下を抑えること
もできる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例記録装置の構成を示す線図、 第２図は本実施例によるＬＥロアレイの回路配置を示す
回路図、 第３図は本実施例による記録装置の駆動例を示すタイミ
ングチャート。 第４図はＬＥＤＥレイの照度の順電流依存性を示す特性
図、 第５図はＬＥＩ）アレイの任意のブロックの最適点灯区
間を表わす図、 第６図は液晶シャッターアレイを用いたプリンタの一般
的構成を示す線図、 第７図はＴＦＴで液晶シャッターを駆動する場合の従来
の回路配置例を示す回路図。 第８図はその各部の信号のタイミングチャート。 第９図、第１０図および：５１１図は光源としてのＬＥ
ＤＥレイの一例についての、それぞれ、ｉＥ面図、断面
図および回路図である。 １００・・・液晶シャッター７レイ、 １０１　・・・ＬＥＤＥレイ、 ３０４・・・電流制限抵抗。 ４０１−１−４０１−ｎ　・＝スイッチング稟子。 ４１０−１〜４１０−ｎ　−・−電源。 ５Ｑ２１，５０２２，５０２３．５０２４−−・ゲート
線群、Ｂ１〜Ｂｎ・・・ＬＥＤＥロック選択信号、Ｇ１
〜Ｇｎ・・・ゲート電極。 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のマイクロシャッターを有し、時分割に駆動される
   複数のブロックに分割されたマイクロシャッターアレイ
   と、 前記ブロックに１対１に対応するように独立して点灯可
   能な複数のブロックに分割された線状光源と、 前記マイクロシャッターアレイの各ブロックのマイクロ
   シャッターの開閉動作に同期して、当該ブロックに対応
   する前記線状光源のブロックを点灯させるよう制御する
   手段と を具えたことを特徴とする記録装置。