JPS63285521A - 液晶光シャッタアレイの駆動方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電子写真方式のプリンタ用ヘッド等に用いら
れる液晶光シャッタアレイの駆動方法。

（従来の技術） 液晶素子は従来、直視型の表示素子として精力的に研究
開発が行われ、現在では広く用いられている。一方で液
晶を用いた光変調素子も利用されている０例えば、感光
体への照射光を光変調素子を用いて強度変調し、この結
果得られる感光体上の潜像をトナーを用いて普通紙上に
現像する方式のプリンターが知られている。プリンター
の光源や光変調素子および結像光学系等を含めた部分は
プリンターヘッドと呼ばれている。プリンターヘッドに
用いられる液晶光変調素子は液晶光シャッターとして機
能する。この他にも液晶光変調素子は光論理素子等に広
く応用されるが、いずれも入射光強度を空間的に変調す
る機能を用いるものであり、以下では液晶光変調素子を
プリンターヘッドに用いる場合を例に挙げて説明する。

近年、プリンターに対しては高速・高解像度・低価格・
低騒音、コンパクトさ等の要求が高まりつつあり、それ
に答えてレーザビームプリンター等のノンインパクトプ
リンターが広く使われつつある。このような状況におい
て液晶シャッターアレイを用いた液晶プリンターは特に
その低価格性の故に大きな需要が見込まれ、活発に開発
が進められており、二周波駆動液晶を用いた液晶プリン
ターが開発されている。また近年、応答速度が速い液晶
として強誘電性液晶が開発され、高速化が図られている
。さらに強誘電性液晶は、双安定性動作を用い、その特
性を利用するために、駆動方法に関して研究が進められ
ている０例えば、昭和６０年電気、・情報関連学会連合
大会予稿集１７−４．３５９　（１９８０）には次の方
法が提案されている。液晶印加電圧と応答時間との間に
はある電圧を境にして、それ以下では応答時間は電圧の
逆数の２乗に比例しているのに対し、それ以上では電圧
の逆数に比例するという関係があることに注目し、駆動
電圧として適切な電圧を選びその場合の応答に必要な最
小時間をパルス幅として、パンレス状の電圧を液晶に印
加して、駆動させる。さらに直流的な電圧が液晶に印加
されないようにするために１回の走査時間を書き込み走
査と、消去走査に分け、選択時には書き込み走査と、消
去走査では逆極性の駆動電圧が印加されるようにする。

一方、非選択時には、電圧の低い交流電界を印加する方
法が提案されている。この方法では１回の走査時間は強
誘電性液晶の応答時間の４倍必要になる。さらに日本学
術振興会情報科学用有機材料第１４２委員会Ａ部会（液
晶部会〉第３１回研究会資料３１頁には次の方法が提案
されている。これは液晶への印加電圧の違いによる応答
時間の違いを利用したもので、第１０図に示すように走
査信号と選択信号を図のように選び液晶に印加される電
圧を回で囲んだ波形になるよう、にしている。この駆動
方法では走査時において前半で前のメモリー状態を消去
し、選択時には電圧の高いパルスを印加し、非選択時に
はスイッチングが起こらないような電圧の低いパルスを
印加する。つまり選択時において非走査時には印加電圧
が低くなり走査時には十分に応答していたパルス幅の時
間内で液晶が十分に応答せず、スイッチングは起こらな
い。一方弁選択時においては前半はＯＶが印加されるが
、後半には選択時よりもパルス幅が短く電圧の低いパル
スを印加して液晶を駆動する方法である。この場合は、
１本の走査電極の走査に強誘電性液晶の応答時間の２倍
の時間で良いが、液晶には直流成分の電圧が印加される
。

（発明が解決しようとする問題点） 強誘電性液晶は、高速応答性およびメモリー性という特
性を゛持っているが、メモリー性は駆動時に液晶に直流
成分電圧が印加されると、保持されにくくなり、その影
響は直流成分電圧印加時間の経過と共に顕著になる。そ
のために、従来方法の時分割駆動方法では駆動時に直流
成分が印加されないようにすると、結果的に１つのシャ
ッタの駆動に液晶の応答時間の少くとも４倍の時間が必
要になり、強誘電性液晶の高速応答性が十分生かしきれ
なかった。

本発明の目的は、上記の欠点を除去して、長時間駆動を
行っても、メモリー性紙下等の問題を生じることなく、
強誘電性液晶の高速応答性を利用出来る。液晶光シャッ
タアレイの高速駆動方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段〉 本発明は光源、光シャッタアレイ、感光体を有し、前記
光源から発し、前記光シャッタアレイによって制御され
た光で前記感光体の露光を行い画像を書き込む方式の電
子写真方式プリンティング装置に用いられる強誘電性液
晶光シャッタアレイの駆動方法であって、プリンティン
グのために光シャッタアレイを駆動する時間帯に強誘電
性液晶に印加される電圧波形の直流成分と電圧・時間積
が概略同じで極性の異なる直流電圧を、前記時間帯以外
の時間帯に強誘電性液晶に印加する点に特徴がある。

（作用） 配向処理を行った２枚の電極基板により形成された液晶
光シャッタアレイ中の強誘電性液晶は、電圧除去後も電
圧印加時の状態を保持し、いわゆる双安定性動作を行う
。これは通常メモリー性とも言われる。

プリンタヘッドのシャッタアレイの１つのシャツタ部分
の液晶に注目する。例えば、スタティック駆動方法で、
液晶に正の電圧が印加された場合がＯＮで、逆に負の電
圧が印加された場合がＯＦＦになるとすると、１頁分の
印字を行った場合は、通常ＯＮ、ＯＦＦの数は異なるの
で、液晶には直流成分電圧が印加されたことになる。ま
た、時分割駆動方法で駆動を。行う場合で、高速性を利
用するために選択時間を強誘電性液晶の応答時間と同じ
にすると、完全に正負対称な電圧を印加して駆動するこ
とは出来ず１フレ一ム時間内に直流成分電圧が液晶に印
加される。従って１頁分の印字を行った場合も直流成分
が液晶に印加される。

上述のような直流成分が液晶（ζ印加されると、液晶の
劣化と共に、メモリー性低下の原因となる。メモリー性
低下は直流成分電圧印加の経過と共に顕微になる事が、
実験によって確められた。

実験結果を次に示す、第６図に示すような、１周期での
電圧の平均が正になるような電圧波形を液晶に連続的に
印加し、第６図のＡ点での光の透過率の時間変化をｉ測
したところ、第７図のようになり、時間経過と共に透過
率が低くなることがわかった。ただし、この例では正の
電圧を印加した場合にＯＮ状態になるように偏光板等の
条件を選んでいる。

以上のような透過率の低下は、液晶に直流成分が印加さ
れる事により起こると考えられるので、次に第８図に示
すような電圧波形、つまり１周期の電圧の平均がＯにな
る電圧波形を連続的に印加して第８図のＢ点での光の透
過率の時間変化を観測したところ、第９図のようになり
、長時間経過しても、変化しないことがわかった。

以上の実験結果より強誘電性液晶素子の駆動を行う場合
、プリンティングの時間帯には選択時間が少くとも液晶
の応答時間以上になるように選び、プリンティングを行
っていない時間帯には、プリンティング時に印加された
直流成分を打ち消すような逆極性の電圧を印加すれば、
安定な双安定動作が経時的に損なわれることなく長時間
安定に液晶の駆動を行うことが出来る。第６図と第８図
を比較すればわかるように、第８図には第６図の平均を
とった直流成分を打ち消すような電圧が印加されている
。第８図で新たに加わった部分の電圧波形を感光体の露
光を行っていない時に印加する電圧波形とみなすことが
出来る。特にプリンタのような場合には、常時印字を行
っているのではなく、印字を行わない時間が十分にある
ので、その時間を利用すれば、液晶の特性を劣化させず
に効率的に高速動作を行うことが出来る。

また、実際の印字パターンを考えてみると、印字されて
いる部分の面積の全体に対する割合は印字内容によらず
ほぼ一定になっている場合が多いので、１頁中でＯＮの
割合が一定になっているとみなせる。従って初めから１
頁分の印字パターン中でシャッタアレイがＯＮになる割
合を決めてしまってプリンティングを行なわない時間帯
にはその値に基づき、直流電圧印加の補正を行うことも
可能である。この場合は印字パターンを記憶しておきＯ
Ｎの割合をその都度束める必要が無いので、より安価な
プリンタヘッドが実現出来る。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を挙げて、詳細に説明する。

（実施例１） 第３図は本発明の駆動方法を用いて駆動する液晶素子の
図である。配向膜としてポリイミドを塗布した電極基板
をラビングし、スペーサーを介して２μｍの間隔で基板
１．２を接着し、液晶材としてチッソ社Ｃ５−１０１４
（商品名）を充填して組み立てである。信号電極３は１
關あたり、１２本形成されている。さらに液晶素子は２
枚の偏光板４で挟まれている。

この素子を利用して、共通電極５をＯＶにして、信号電
極３には選択時には５ｖ、非選択時には＝５■を印加し
、駆動を行った。なお、選択時に光が透過し、非選択時
には光が透過しない状態になるように偏光板４の角度を
選んだ。１ラインの走査時間を１２５μｓとし、１頁分
の駆動を行った後、プリンティングを行わない時間帯を
設け、メモリー（図示せず）に記憶されている１頁分の
印字バタ−ンより、各シャッタ毎のＯＮの回数を求める
ことによりプリンティング時に液晶に印加された直流成
分を求めることが出来、それを打ち消すような逆極性の
直流電圧を印加した。あるシャッタ一部分に印加された
電圧波形の一例を第１図に示す。１０時間−動を行った
が、選択時、非選択時の光透過率に変化は生じなかった
。

（実施例２） 実施例１と同じ液晶素子で同様な電圧を印加してプリン
ティングの駆動を行った。１頁分の印字パターン中にし
めるＯＮの割合はワープロ等の文章の印字を行った場合
通常５％程度で１頁分のプリンティング時間は約４．４
秒であるので１頁分の印字を行った後、プリンティング
時の直流成分を打ち消すためにプリンティングを行わな
い時間を０．４秒間設け、その間合てのシャッターに５
０Ｖを印加し駆動を行った。１０時間駆動を行ったが、
光透過率の変化等の液晶の特性変化はみちれなかった。

この例では１頁分のプリンティングを行ってからプリン
ティングを行わない時間を設けているが、数十枚であれ
ばプリンティング時間が数十分なので液晶の特性変化は
起らず必要な枚数のプリンティングを行った後に、液晶
に直流を印加して、直流成分を打ち消してもかまわない
。

（実施例３） 第４図は本発明の駆動方法を用いて駆動する液晶素子の
別の実施例の図で、Ａ−八′の位置での断面図が第５図
になっている。配向膜１９としてポリイミドを塗布した
電極基板をラビングし、スペーサー１８を介して２μｍ
の間隔で基板１１．２０を接着し、液晶材１３としてチ
ッソ社Ｃ５−１０１４を充填しである。走査電極１５は
１關あたり１６本形成されていて、１７８デユーティ−
の時分割駆動で駆動するため、信号電極１４は１本で８
本の走査電極と対向する形状になっている。さらに、素
子は２枚の偏光板１２で挟まれている。

この素子を利用して、第２図に示す様な電圧波形におい
て、ＶＯ＝　３Ｖ、　ｔ＝　６２．５μｓとした波形を
走査電極１５、信号電極１４に印加して液晶素子の駆動
を行った。この場合、液晶に印加される電圧は図中回で
囲んだ波形となる。例えば、今、３番目の走査電極を走
査する場合（ｉ・３）を考えると、３番目の走査電極上
の選択画素には９ｖ、非選択画素には３Ｖの電圧が印加
される。なお、液晶素子は９ｖが印加された場合に、光
を透過させる状態になるように偏光板１２の偏光軸の角
度を選んでおく。また４番目の走査電極の画素には一９
ｖか一１５Ｖが印加され液晶１３は光を遮断する方向に
配向する。さらに１．２．５〜８番目の走査電極の画素
にはパルス幅１５．６２５μｓで電圧が６ｖか一６ｖの
パルス列が印加される。以上のような電圧波形を液晶に
印加し、１頁分の駆動を行った。この実施例においても
、前記の実施例と同様の理由で１頁分の印字パターンに
しめるＯＮの割合は５％であると仮定して、１頁分の駆
動を行った後、プリンティング時の直流成分を打ち消す
ためにプリンティングを行わない時間を０．８４秒間設
け、゛その間合てのシャッターに１５Ｖを印加し駆動を
行った。１０時間駆動を行ったが、双安定性動作の劣化
等の液晶の特性変化はみられなかった。

以上のような液晶光シャッタアレイをプリンタヘッドに
用いた周知の構成の電子写真方式のプリンタを構成する
とコントラストの良い鮮明な印字が高速で可能である。

この例では、１頁分の印字を行ってから、プリンティン
グを行わない時間を設けているが、２頁以上でも液晶の
特性が変化しない状態であれば必要な枚数の印字を行っ
た後にプリンティングを行わない時間を設けて良い。こ
の方法によりさらに印字スピードを上げることが出来る
。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば長時間駆動を行っても
、強誘電性液晶の特性が低下することなく高速で液晶シ
ャッタを動作させることが出来る駆動方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、及び第２図は液晶駆動電圧波形図である。 第３図は本発明の一実施例を示す部分破断斜視図であり
、１．２は対向基板、３は信号電極、４は偏光板、５は
共通電極である。 第４図は本発明の一実施例を示す部分破断斜視図（回路
１６、］７はブロック図で表わしである）、第５図は第
４図の線Ａ−Ａ’を通り偏光板１２の上面に垂直な面に
おける第４図実施例の断面図であり、第４図及び第５図
において１１．２０は対向基板、１２は偏光板、１３は
強誘電性液晶、１４は選択電極、１５は走査電極、１６
は選択電極駆動回路、１７は走査電極駆動回路、１８は
スペーサ、１９は配向膜である。 第６図、第８図は液晶に印加される電圧波形で、第７図
、第９図はそれぞれの場合の光の透過率と経過時間の関
係を示すグラフである。 第１０図は従来性われている駆動波形を示す図で第１図 動保時間　　　　　　非動作時間 第２図 第３図 ４偏光板 ３信号電極 第５図 １３液晶 第６図 第７図 経過時間 第８図 第９図 経過時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源、光シャッタアレイ、感光体を有し、前記光源から
   発し、前記光シャッタアレイによって制御された光で前
   記感光体の露光を行い画像を書き込む方式の電子写真方
   式プリンティング装置に用いられる強誘電性液晶光シャ
   ッタアレイの駆動方法において、プリンティングのため
   に光シャッタアレイを駆動する時間帯に強誘電性液晶に
   印加される電圧波形の直流成分と電圧・時間積が概略同
   じで極性の異なる直流電圧を、前記時間帯以外の時間帯
   に強誘電性液晶に印加することを特徴とする、強誘電性
   液晶光シャッタアレイの駆動方法。