JP2005091565A - 画像表示体および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大幅な省資源、省エネルギー化を達成し、利便性を向上させる画像表示体および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 電気泳動を行う着色体が封入されたものが混合されている電子ペーパーに対し、電圧を印加して画像を形成するものであり、光導電性部材を暗所で帯電させた後に光書き込みを行って静電潜像を形成し、静電潜像担持体と該記録体を近接、または接触させることで記録体上に画像形成を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気的に書き換え可能な電子ペーパーによって画像形成を行って省エネルギーと省資源に寄与するものであり、特に電子ペーパーの両面に作像可能にして１枚当たりの情報量の増加と保存の際の省スペース化を図る画像表示体および画像形成装置に関する。

従来からオフィス等におけるハードコピーの出力は、電子写真法によるものが高速性、耐久性の点で優れており、一般的に用いられている。これは顔料が混合された結着樹脂を粉体状にしたもの（トナー）で静電潜像を現像し、潜像担持体上トナー像を紙上に転写し、該紙上トナー像を熱溶融させて定着して出力するものである。

しかし近年、地球環境保全のために省資源及び省エネルギーの要求が高まっており、大量の紙およびトナーを画像形成に用いた後に使い捨てすることは、省資源、特に森林資源保全のためには好ましくない。また紙にトナーを定着させるためには結着樹脂を溶融させるために定着装置を１４０〜２００℃程度の高熱に加熱し、その温度に維持しなければならず、画像出力に多大の電力が必要である。このため省エネルギー、地球温暖化防止の点から好ましくない。また電源を入れてから定着装置が一定温度に安定するまでに、立ち上がり時間が数分間かかってしまい即座に画像出力が得られないという問題もある。更に粉体微粒子であるトナーは帯電量の低いものが粉塵となって周囲に飛散してオフィスの空気環境を悪化させやすく、またトナーを使い切った場合の補給時に、飛散トナーにより使用者の手や衣類を汚染しやすい。そして空トナー容器を廃棄する場合には粉塵をともなった産業廃棄物となってしまい、多大な処理コストがかかる。

このためオフィスのペーパーレス化の推進が望ましいとされているが、液晶表示機等の電気信号によるディスプレイは紙に比べて視認性が悪く、また画面保存のためには維持電源が必要といった点で紙の代替えとはならない。

そこで電子ペーパー、または電子インクというものが提案されてきている。これは顔料等の着色体が分散媒体とともに封入されたカプセルを紙、もしくは極薄シート内に混合させたものであり、電圧が印加された部分のみ帯電着色体が表層に表れて地肌部分とコントラストが発生し、画像形成が可能であり、一度画像形成を行った後は維持電源が不用なものである。

従来技術例として、表示パネルの製造方法が示されている。これは当該マイクロカプセルを基板上にインクジェット方式により順次打ち出して配置していくものである（例えば、特許文献１参照）。また、フレキシブルな基板上にコントラスト媒体を配置した、複数のページディスプレイを有する電子ブックが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、電気泳動ディスプレイ素子および電極が基板上にプリントされるようにしている（例えば、特許文献３参照）。また、２種の着色が可能な電気泳動表示セル用インクが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開２０００−３５７６９号公報 特表平１１−５０２９５０号公報 特表２００２−５２０６５５号公報 特開２０００−２９０５６６号公報

しかしながら、上記各特許文献記載の発明の電子ペーパーにおいてはいずれも表示部の裏面基板に制御電極を設けて、１画素ずつ制御することを前提としている。このような背面の制御電極の存在は、１枚あたりの電子ペーパーのコストを上げ、また通常の紙に比べて厚みが厚く、堅くなって保存に場所を取るなどして使い勝手が悪くなっているという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、視認性が良く維持電力が不用であり、繰り返し利用可能な薄型、低コストの電子ペーパーにより、極低エネルギーで画像形成を行って大幅な省資源、省エネルギー化を達成し、更に該電子ペーパーの両面に作像可能とすることで利便性を向上させる画像表示体および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光導電性部材を暗所で帯電させた後に光書き込みを行って静電潜像を形成し、画像形成を行う画像形成装置に用いられる画像画像表示体であって、静電潜像の担持体と電気的に制御可能な着色体が封入された画像表示層を複数有し、静電潜像の担持体と近接、または接触させることで表裏に画像表示が可能であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、電気的に制御可能な着色体が封入された画像表示層を表面と裏面とに有し、表裏の画像表示層の間には導電性シートが挟まれていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像画像表示体を用いる画像形成装置であって、画像画像表示体上に静電潜像を転写する際には、画像表示層間の導電性シートは電気的に接地、もしくは所定のバイアスが印加されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、画像表示体は、端部に導電性シート部分が表出しており、画像表示体上に静電潜像を転写する際には、表出部分に接触するコロまたはブラシで導電性シートを電気的に接地、もしくは所定のバイアスを印加していることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、画像表示体は、端部に導電性シート部分が表出しており、表出した導電性シート部分を導電性部材で挟みこんで通紙を行うことにより、導電性シートを電気的に接地、もしくは所定のバイアスを印加していることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、電気的に制御可能な着色体が封入された記録体に対し、電圧を加えて画像を形成する画像形成装置であって、光導電性部材を暗所で帯電させた後に光書き込みを行って静電潜像を形成し、静電潜像担持体と記録体を近接、または接触させることで記録体上に画像形成を行うことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、光導電性部材は、導電性基体上に有機光導電性材料が塗布されていることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項６記載の発明において、光導電性部材は電荷発生層と電荷輸送層に機能分離された積層有機材料からなることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項６記載の発明において、光導電性部材は、導電性基体上にアモルファスの無機光導電性層が形成されていることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項６記載の発明において、光導電性部材は、導電性基体上に無機結晶と樹脂が分散された光導電性層が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、視認性が良く維持電力が不用であり、背面に制御電極を持たないために薄型、低コストの書き換え可能な電子ペーパーによって、定着熱を用いずに極低エネルギーで画像形成を行うので、大幅な省資源、省エネルギー化が達成可能になり、更に両面に作像可能とすることで１枚あたりの情報量が増え、利用者の利便性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施例である画像表示体は、電気泳動を行う着色体が封入されたものが混合されている電子ペーパーに対し、電圧を印加して画像を形成するものであり、光導電性部材を暗所で帯電させた後に光書き込みを行って静電潜像を形成し、該静電潜像担持体と該記録体を近接、または接触させることで記録体上に画像形成を行うようにしている。

この作像システムとしては図１に概略図を示す。先ず潜像担持体（感光体）１を帯電器２により所定の極性に帯電させた後、光書き込み３を行う。この時該電子ペーパー内帯電顔料が感光体帯電と逆極性の場合はポジ−ポジ転写となり、光書き込みされて電位の低下した部分が地肌部、高電位部分が画像部となる。そしてこの静電潜像と該電子ペーパー５を転写部４に近接、もしくは接触させて画像部分表面に帯電顔料が浮き上がり、画像として視認されることになる。また電子ペーパー内帯電顔料が感光体帯電と同極性の場合はネガ−ポジ転写となり、光書き込みされて電位の低下した部分が画像部、高電位部分が地肌部となる。

図２はポジ−ポジ転写時の概略図である。感光体１上の静電潜像の画像部にはマイナス電荷が残っている。電子ペーパー５内のプラス帯電顔料３２は転写部進入時には電子ペーパー底部に沈んでおり、表面に視認されない。転写部で静電潜像と近接、もしくは接触することで電子ペーパー内の帯電顔料が静電潜像に応じて移動し、画像として表面に表れる。このような画像形成プロセスを用いることにより、電子ペーパーに制御電極を一体化する必要が無く、低コスト、薄型の電子ペーパーを利用に供することが可能になる。そして必要に応じて画像転写前に該電子ペーパー内に帯電顔料が潜り込む向きのバイアスを印加し、いったん白色化してから用いるようにすれば、繰り返しての利用が可能になり、紙を用いる場合に比べて省資源、特に森林資源の保全が可能になる。また該装置は熱定着を用いておらず、極低消費電力での画像形成が可能であり、省エネルギー化が可能になる。

そしてこのような電子ペーパーにおいて電気的に制御可能な着色体が封入された画像表示層を複数持つようにして表裏に作像可能にすることで情報量が増して携帯性、保存時の省スペース化が可能になり、より利用者の利便性が向上することになる。

また、本発明の実施例である画像表示体は、電気的に制御可能な着色体が封入された画像表示層を表面と裏面に持ち、該表裏の画像表示層の間には導電性シートが挟まれているようにしている。この電子ペーパーの構成は図３に示すようなものであり、表面画像表示層１５および裏面画像表示層１６を備え、ともにシート３１内に帯電顔料３２が懸濁溶媒３３とともに封入されている。このシート３１は画像面３４、３６では透明である。そして溶媒３３に不透明の白色系統なものを用い、帯電顔料は黒系統なものを用いる。電子ペーパー表面３４に顔料が上がっている部分３５が画像として視認されることになる。そして表面画像表示層１５と裏面画像表示層１６の間には導電性シート３７が挟まれている。このため感光体上の静電潜像転写時において、既に作像済みの裏面画像表示層１６には転写時の電界の影響を受けずに保持され、感光体と接する表面画像表示層１５に作像が可能である。このようにして表面層、裏面層に別個に作像することで電子ペーパー両面の使用が可能となり、より利用者の利便性が向上することになる。

次に本発明の実施例である画像形成装置について以下説明する。感光体の潜像転写時には電子ペーパー図３の導電性シート３７が電気的に接地、もしくは所定のバイアスが印加されるようにしている。これは裏面画像表示層１６に影響を与えずに表面画像表示層１５に作像する際、ポジ−ポジ画像転写の場合、導電性シート部分を接地させておく。またネガ−ポジ画像転写の場合においては感光体地肌部電位と同等程度のバイアスを印加する。このようにして画像転写電界の影響を裏面層に与えず、表面層、裏面層に別個に作像することが可能になることで電子ペーパーが両面使用でき、より利用者の利便性が向上することになる。

図６に示すように表示体５は端部に導電性シート部分３７が表出しており、表示体上に静電潜像を転写する際には表出部分に接触するコロ、ブラシ等による導電性シートを電気的に接地、もしくは所定のバイアスを印加するようにしている。これは裏面層に影響を与えずに表面層に作像する際、ポジ−ポジ画像転写の場合は接地で良いがネガ−ポジ画像転写の場合においては感光体地肌部電位と同等程度のバイアスを印加する必要がある。そして図６に示すように導電性コロ６１、または図７に示す導電性ブラシ部材７１を電子ペーパー通紙中に端部に当て込むことにより、画像転写を妨げることなくスムーズな接地、もしくはバイアス印加が可能になる。このようにして表面層、裏面層に別個に作像することが可能になることで電子ペーパーが両面使用でき、より利用者の利便性が向上することになる。

図８に示すように該表示体５は前端部に導電性シート部分３７が表出しており、表出した導電性シート部分を導電性部材８２で挟みこんで通紙を行うことにより、導電性シートを電気的に接地、もしくは所定のバイアスを印加するようにしている。これは裏面層に影響を与えずに表面層に作像する際、ポジ−ポジ画像転写の場合は接地で良いがネガ−ポジ画像転写の場合においては感光体地肌部電位と同等程度のバイアスを印加する必要がある。そして搬送ドラム８１上のクリップ部材８２により、電子ペーパー先端余白の導電性シート部分３７を挟みこみ、そのまま引っ張りながら搬送し、潜像転写を行えば、確実に接地、もしくはバイアス印加が可能になる。このようにして表面層、裏面層に別個に作像することが可能になることで電子ペーパーが両面使用でき、より利用者の利便性が向上することになる。

感光体は導電性基体上に有機光導電性材料が塗布されているようにしている。このような有機部材を用いることで装置を廃棄する際にも産業廃棄物とならずにすみ、より環境保全に役立つことになる。

また、感光体は電荷発生層と電荷輸送層に機能分離された積層有機材料からなるようにしている。このような機能分離により、材料選択の幅が広くなり、感光感度も良く耐久性の高い感光体を用いることができ、長寿命であるために、交換サイクルが長く廃棄物の出にくい画像形成装置が可能になる。

また、感光体は導電性基体上にアモルファスの無機光導電性層が形成されているようにしている。このようなアモルファス無機材料として、アモルファスシリコン等が挙げられるが、感度が良く、表層が固いために耐久性が高い。このため長寿命であるために、交換サイクルが長く廃棄物の出にくい画像形成装置が可能になる。

また、感光体は導電性基体上に無機結晶中に樹脂が分散された光導電性層が形成されているようにしている。このような無機単結晶と樹脂の分散系材料として、酸化亜鉛等と樹脂の分散系が挙げられるが、感度が良く、表層が固いために耐久性が高い。このため長寿命であるために、交換サイクルが長く廃棄物の出にくい画像形成装置が可能になる。

以下本発明の実施例１について詳細に説明する。
図３及び図９は使用した電子ペーパーの略断面図である。ここで、図３は画像表示層の間に導電性シートを挟み込んだ場合を示し、図９は画像表示層が１層の場合を示している。アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ＰＥＴ等の薄い樹脂性シート３１内に、懸濁媒体３３としてのシリコーンオイル等と混ぜ合わされた帯電着色体粒子３２が封入されている。黒色用の着色体としてはカーボンブラック、マンガンフェライト、磁鉄鉱、フェライト、その他暗色系の顔料を用いることができる。表面画像表示層１５、裏面画像表示層１６とともに同様な構成とし、導電性シート３７はアルミ、ニッケル等の薄膜シート、またはアルミ蒸着マイラなどで良い。そして作像システムとして図１に示すようなものを使用する。感光体として、アルミ基体上に有機光導電層を積層したものを用いる。暗所にて帯電器によって感光体上を−３００Ｖに均一帯電させた後、光書き込みを行って地肌部電位を−５０Ｖに低下させることで静電潜像を形成する。そして該電子ペーパー内着色体粒子が懸濁媒体との摩擦等でプラス帯電性を示していると、該感光体潜像転写部で着色体粒子は地肌部分においてはシート内に潜り込んだままであり、画像部分ではシート表面に表れて画像が形成される。この時図６のように、感光体端部に接地用の導電性コロ６１が出ており、電子ペーパー端部に表出している導電性シート部分が接地される。このようにして電気泳動を用いた電子ペーパーにおいて両面どちらにでも画像形成することが可能になった。なお、本実施例１は、図９に示すように画像表示層が１層のものでも適用可能である。

実施例１と同様な画像形成装置を用いるが、電子ペーパーとしては図４に示すような紙内部の微小カプセル４１内に懸濁媒体４３および帯電顔料４２が封入されたものが多数分散されている構成のものを表面画像表示層１５、裏面画像表示層１６として持ち、間にアルミ蒸着マイラ４４を挟んだ構成のものを用いる。感光体を暗所にて−３００Ｖに帯電させ、地肌部に光書き込みを行う。そして該電子ペーパー内着色体粒子が懸濁媒体との摩擦等でプラス帯電性を示していると、該感光体潜像転写部において着色体粒子は地肌部分４６ではカプセル内に潜り込んだままであり、画像部分４５ではシート表面に表れて画像が形成される。この時図７のように、感光体端部に接地用の導電性ブラシ７１が出ており、電子ペーパー端部に表出している導電性シート部分が接地される。このようにして電気泳動を用いた電子ペーパーにおいて両面どちらにでも画像形成することが可能になった。なお、本実施例２は、図１０に示すように画像表示層が１層のものでも適用可能である。

実施例１と同様な画像形成装置を用いるが、電子ペーパーとしては図３及び図９に示すような透明シート内の懸濁媒体３３中に帯電顔料３２が分散封入されている構成のものを用いる。感光体としてアルミ基体上にアモルファスシリコン層を形成したものを用いる。暗所にて感光体を＋３００Ｖに帯電させ、画像部に光書き込みを行い電荷を除去する。そして該電子ペーパー内着色体粒子が懸濁媒体との摩擦等でプラス帯電性を示していると、潜像転写部ではネガ−ポジ転写となる。
この時の概略図を図５及び図１１に示す。図５に示すように、画像転写時に該導電性シート部分３７には＋２５０Ｖの電圧が印加され、該着色体粒子３２は地肌部分においてはシート内に潜り込んだままであり、画像部分では周囲のプラス電荷の反発力によってシート表面に移動することで画像が形成される。また、図１１に示すように画像表示層が１層の場合、転写部材４には＋２５０Ｖの電圧を印加しており、該着色体粒子３２は地肌部分においてはシート内に潜り込んだままであり、画像部分では周囲のプラス電荷の反発力によってシート表面に移動することで画像が形成される。
この時、図８に示すように、画像転写部下方に巻き取り搬送ドラム８１を備え、該搬送ドラム上の導電性クリップ８２で該電子ペーパー前縁部を挟みこみ、巻き取るように搬送を行い、該電子ペーパー前縁部に表出している導電性シート部分にバイアス印加する。このようにして電気泳動を用いた電子ペーパーにおいて両面どちらにでも画像形成することが可能になった。

実施例１と同様な画像形成装置を用いるが、電子ペーパーとしては図４に示すような紙内部の微小カプセル４１内に懸濁媒体４３および帯電顔料４２が封入されたものが多数分散されている構成のものを用いる。感光体としてアルミ基体上にアモルファスシリコン層を形成したものを用いる。そして該電子ペーパー内着色体粒子が懸濁媒体との摩擦等でマイナス帯電性を示すものであると、潜像転写部ではポジ−ポジ転写となる。感光体を暗所にて＋３００Ｖに帯電させ、地肌部に光書き込みを行い電荷を除去する。そして該感光体潜像転写部において、マイナス帯電着色体粒子は地肌部分ではシート内に潜り込んだままであり、画像部分ではシート表面に表れて画像が形成される。この時図７のように、感光体端部に接地用の導電性コロが出ており、電子ペーパー端部に表出している導電性シート部分が接地される。このようにして電気泳動を用いた電子ペーパーにおいて両面どちらにでも画像形成することが可能になった。

以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本発明の実施例に用いた画像形成装置の概略図である。 本発明の実施例に用いたポジ−ポジ画像転写部の概念図である。 本発明の実施例に用いた電子ペーパーの概略図である。 本発明の実施例に用いた電子ペーパーの概略図である。 本発明の実施例に用いたネガ−ポジ画像転写部の概念図である。 本発明の実施例に用いた導電性コロによる画像転写部の概略図である。 本発明の実施例に用いた導電性ブラシによる画像転写部の概略図である。 本発明の実施例に用いた転写ドラムによる画像転写部の概略図である。 本発明の実施例に用いた電子ペーパーの概略図である。 本発明の実施例に用いた電子ペーパーの概略図である。 本発明の実施例に用いたネガ−ポジ画像転写部の概念図である。

符号の説明

１ 感光体（潜像担持体）
２ 帯電器
３ 光書き込み光線
４ 画像転写部
５ 電子ペーパー
１５ 表面画像表示層
１６ 裏面画像表示層
２１ 静電潜像
３１ シート
３２ 帯電顔料（帯電着色体粒子）
３３ 懸濁溶媒
３４ 電子ペーパー表面（画像面）
３５ 顔料が上がっている部分
３６ 画像面
３７ 導電性シート
４１ 微小カプセル
４２ 帯電顔料
４３ 懸濁媒体
４４ アルミ蒸着マイラ
４５ 画像部分
４６ 地肌部分
６１ 導電性コロ
７１ 導電性ブラシ
８１ 搬送ドラム
８２ 導電性部材（導電性クリップ）

Claims (10)

1. 光導電性部材を暗所で帯電させた後に光書き込みを行って静電潜像を形成し、画像形成を行う画像形成装置に用いられる画像画像表示体であって、
   前記静電潜像の担持体と電気的に制御可能な着色体が封入された画像表示層を複数有し、前記静電潜像の担持体と近接、または接触させることで表裏に画像表示が可能であることを特徴とする画像画像表示体。
2. 前記電気的に制御可能な着色体が封入された画像表示層を表面と裏面とに有し、
   該表裏の画像表示層の間には導電性シートが挟まれていることを特徴とする請求項１記載の画像画像表示体。
3. 請求項１または２記載の画像画像表示体を用いる画像形成装置であって、
   前記画像画像表示体上に静電潜像を転写する際には、画像表示層間の導電性シートは電気的に接地、もしくは所定のバイアスが印加されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記画像表示体は、端部に前記導電性シート部分が表出しており、該画像表示体上に静電潜像を転写する際には、該表出部分に接触するコロまたはブラシで該導電性シートを電気的に接地、もしくは所定のバイアスを印加していることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記画像表示体は、端部に前記導電性シート部分が表出しており、該表出した導電性シート部分を導電性部材で挟みこんで通紙を行うことにより、該導電性シートを電気的に接地、もしくは所定のバイアスを印加していることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 電気的に制御可能な着色体が封入された記録体に対し、電圧を加えて画像を形成する画像形成装置であって、
   光導電性部材を暗所で帯電させた後に光書き込みを行って静電潜像を形成し、該静電潜像担持体と該記録体を近接、または接触させることで該記録体上に画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
7. 前記光導電性部材は、導電性基体上に有機光導電性材料が塗布されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記光導電性部材は電荷発生層と電荷輸送層に機能分離された積層有機材料からなることを特徴とする請求項６または７記載の画像形成装置。
9. 前記光導電性部材は、導電性基体上にアモルファスの無機光導電性層が形成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
10. 前記光導電性部材は、導電性基体上に無機結晶と樹脂が分散された光導電性層が形成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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