JP2006349768A - 着色剤、表示デバイス用粒子、画像表示媒体及び画像形成装置。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像表示媒体10は、画像が表示される側の表示基板14と、これに対向する非表示基板16との間に、これら2つの基板の外周を封止するようにスペーサ204が設けられ、表示基板14、非表示基板16およびスペーサ204で仕切られた隙間に表示粒子として赤色粒子18及び白色粒子20が封入されている。表示基板14及び非表示基板16の対向面には、後述するように透明電極205が付されているが、非表示基板16の対向面に設けられた透明電極205は接地されており、表示基板14の対向面に設けられた透明電極205は電圧印加手段201と接続されている。
【選択図】図1
Description
画像表示媒体をカラー化するために、表示デバイス用粒子中にカラー用の有機顔料、ならびに、無機顔料が使用されていた。
しかし、カラー有機顔料においては、光に対する安定性がなく、色が退色してしまう問題があった。また、表示デバイス用粒子が小径になるに従い、顔料の添加量を大幅に増量しないと所望の着色力が得られない欠点があった。無機顔料においては、着色力が小さく、表示デバイス用粒子への顔料の添加量を大幅に増量しないと所望の着色力が得られない欠点があった。また、高い彩度をだすために蛍光顔料を使用することもあったが、蛍光顔料の粒子径は大きく、所望の色調を出すためには顔料の小径化が望まれていたが、技術的な困難があった。
このように、表示デバイス用粒子には、高発色、彩度の高いカラー用粒子が切望されていた。また、光暴露における耐光性を求められていた。
<1> 粒子状基体と、前記粒子状基体に担持又は含有されたプラズモン発色能を有する粒子と、を含む着色剤である。
<着色剤>
本発明の着色剤は、粒子状基体と、前記粒子状基体に担持又は含有されたプラズモン発色能を有する粒子(以下、本発明においてプラズモン発色能を有する粒子を「プラズモン粒子」と称することがある。)と、を含むものである。
プラズモン粒子は、粒径が数nm〜数十nm程度のいわゆるナノ粒子と呼ばれる金属微粒子であり、彩度や光線透過率が高く、耐光性に優れる。しかし、微粒子であるが故にそのままでは取り扱いが難しい。本発明の着色剤は、プラズモン粒子を粒子状基体に担持又は含有させたものであり、プラズモン粒子の利点を生かした状態でその取り扱い性を向上させることができる。
前記金属コロイド粒子の金属としては、貴金属又は銅等(以下、合わせて「金属」という。)が挙げられ、前記貴金属としては特に限定されず、例えば、金、銀、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、および、これら金属の合金、たとえば、白金−金、白金−パラジウム等を挙げることができる。粒子径のサイズによりプラズモン粒子の色調が変化するため、1nm〜100nmの粒子径制御の容易性から、本発明においては特に、金又は銀が好ましい。
また、レーザーアビュレーション法によるプラズモン粒子の製造方法は、パルスレーザーを使用し、ビーカーの底に沈めた金属インゴットにレーザーを照射し、水中に金属原子、金属クラスターを放出させる方法である。
また、プラズモン粒子は、その金属の種類や形状、体積平均粒径により、様々な色に発色させることができる。そのため、金属の種類や、形状、体積平均粒径を制御したプラズモン粒子を用いることにより、RGB発色を含む様々な色相を得ることができる。
高分子化合物粒子の具体例としては、各種ポリエステル樹脂粒子、ポリエーテルスルフォン樹脂粒子、活性炭素繊維、架橋ポリメタクリル酸メチル微粒子、ウレタン樹脂粒子、架橋スチレン樹脂微粒子等が挙げられる。これらの中でも、熱的安定性に優れるポリエーテルスルフォン樹脂粒子 、架橋ポリメタクリル酸メチル微粒子、ウレタン樹脂粒子、架橋スチレン樹脂微粒子が好ましい。
細孔の大きさとしては、1000nm以下が好ましく、100nm以下がさらに好ましく、80nm以下が特に好ましい。
プラズモン粒子の分散されている分散液中に細孔を有する粒子状基体を分散させ、撹拌しながら分散液の溶媒を徐々に蒸発・乾燥させて細孔中にプラズモン粒子を担持させる。さらに、子粒子と母粒子とを混合し、摩擦熱により、複合粒子化させる方法により粒子状基体同士を擦りつけて細孔にプラズモン粒子を押し込むようにしてもよい。このようにして本発明の着色剤を得ることができる。
また、溶媒中における化学的な方法で、プラズモン粒子(金属コロイド)を作成する手段において、ポリマー微粒子の存在下において、該プラズモン粒子をこのポリマー微粒子表面に析出、もしくは、担持させ、その後、乾燥し、顔料とする方法で作成することができる。
この場合に用いられる溶媒としては、溶媒沸点の比較的低いものが選択され、たとえば、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン、トルエン、塩化メチレン、アセトニトリル、等が挙げられる。
また、乾燥したプラズモン粒子と粒子状基体とを混合し、ハイブリダイザ−、オングミル、ニーダー等を用いて機械的な衝撃によりプラズモン粒子を細孔中に押し込むようにしてもよい。
無機白色顔料の具体例としては、例えば、酸化チタン、ゼオライト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられるが、酸化チタン及びゼオライトは熱的に安定で製造条件を広くすることができることから、無機白色材料として酸化チタン及びゼオライトから選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。
被覆層を構成する材料としては、例えば、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂類、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などの各種カップリング剤をあげることができる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、γ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、チタネートカップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルメタクリルイソステアロイルチタネート等をあげることができる。
被覆層は、例えば、被覆層構成材料を溶解した溶液中にプラズモン粒子を担持又は含有した粒子状基体を分散し、スプレーコートし、乾燥することにより形成することができる。また、被覆層構成材料を溶解した溶液中にプラズモン粒子を担持又は含有した粒子状基体を分散し、被覆層構成材料を吸着させた後に溶媒を蒸発・乾燥させることにより形成することができる。
本発明の表示デバイス用粒子は、本発明の着色剤と、樹脂と、を含み、必要に
応じて帯電制御剤等その他の成分を含んでいてもよい。
本発明の表示デバイス用粒子を構成する樹脂としては、ポリオレフィン、ポリスチレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、ポリビニルブチラール等のポリビニル系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;スチレン−メタクリル酸共重合体等の共重合樹脂、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂、及びその変性樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンのようなフッ素樹脂;ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート;アミノ樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。
また、本発明の表示デバイス用粒子を構成する樹脂として、従来の電子写真用トナーの主成分として知られている公知の結着樹脂も問題なく用いることができる。
帯電制御剤としては、電子写真用トナー材料に使用される公知のものが使用でき、例えば、セチルピリジルクロライド、P−51、P−53(オリエント化学工業社製)等の第4級アンモニウム塩、サリチル酸系金属錯体、フェノール系縮合物、テトラフェニル系化合物、カリックスアレン化合物、また、酸化金属微粒子、又は、各種カップリング剤により表面処理された酸化金属微粒子を挙げることができる。また、帯電制御剤としては、無色のもの、或いは、着色力の低いものが好ましい。添加量は、0.1〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲内がより好ましい。
抵抗調整剤としては、抵抗値が1×106Ωcm以下の無機微粉末を用いることができ、例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、各種導電性酸化物でコートされた微粒子(例えば、酸化スズコートされた酸化チタン等)などを挙げることができる。また、抵抗調整剤は、無色のもの、或いは、着色力の低いものが好ましい。添加量は、上記の着色微粒子により着色された表示デバイス用粒子の色を妨げない範囲であることが好ましく、具体的には、0.1質量%〜10質量%の範囲内が好ましい。
これらその他の着色剤の添加量は、プラズモン発色を妨げない範囲で使用することができる。1〜5質量%が好ましい。
ポリマー微粒子の体積平均粒径は、表示デバイス用粒子よりも小さいものであれば特に限定されないが、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。また、粒度分布はシャープなものがよく、より好ましくは、単分散であることが好ましい。
ここで、「中空粒子」とは、粒子内部に空隙を有するものをいう。空隙率は10〜90%であることが好ましい。また、「中空粒子」は、中空のカプセル状態のものであっても、粒子の外壁が多孔質状態のものであってもよい。
また、これらの製法により得られた球状粒子や不定形粒子の形状を揃えるために、熱処理を施してもよい。
粒度分布を揃える方法としては、上述の湿式製法における造粒条件を調整したり、一旦得られた粒子を分級操作する方法が挙げられる。
湿式製法における造粒条件を調整する場合には、水相中に、表示デバイス用粒子を構成する材料を分散させた油相を分散させた際の攪拌速度を調整したり、界面活性剤を利用する場合にはその濃度を調整する等により粒子の粒度分布を制御することができる。
なお、本発明において形状係数SF1とは下記式で定義される値をいう。
なお、本発明の表示デバイス用粒子以外の表示粒子も、上述と同様の方法で製造可能である。
本発明の画像表示媒体は、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間の空隙に封入された少なくとも2種類の表示粒子を含む粒子群と、を有し、前記表示粒子の少なくとも1種類が外部刺激により正に、他の少なくとも1種類が外部刺激により負に帯電し得る性質を示し、かつ、前記外部刺激により正又は負に帯電し得る表示粒子が相互に異なる色を示す画像表示媒体であって、前記表示粒子の少なくとも1種類が、本発明の表示デバイス用粒子を用いるものである。
本発明の画像表示媒体では、対向配置された一対の基板が用いられ、この一対の基板間の空隙には表示粒子が封入される。
なお、外部刺激として電界を用いて正または負に帯電し得る表示粒子の帯電状態を制御する場合には、基板として導電性を有する板状体(導電性基板)が用いられる。この場合、画像表示媒体としての機能を持たせるためには、一対の基板のうち少なくとも一方が透明な透明導電性基板であることが必要となる。なお、この際、画像表示媒体の透明導電性基板が設けられた側が画像表示面となる。
この保護層は、主に基板対向面への表示粒子の接着性及び帯電列や、基板の透明性、更には、対向面表面の汚染防止の観点から選択することができる。具体的な保護層の材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ビニルシリコーン樹脂、フッ素基含有樹脂等を挙げることができる。樹脂の選択は、使用する表示粒子の表面を構成する材料や、表示粒子との摩擦帯電の差が小さいものが選択される。
本発明の画像形成装置は、上述した本発明の画像表示媒体と、該表示媒体に係る一対の基板間に、画像情報に応じた電界を発生させる電界発生手段と、を備えたものである。
以下、図面を参照して本発明の画像表示媒体を用いた、本発明の画像形成装置の実施の形態について詳細に説明する。なお、同様の機能を有すものは全図面を通して同じ符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図1は、本発明の画像形成装置の一例(第1の実施形態)を示す概略構成図である。
第1の実施形態に係る画像形成装置12は、図1に示すように電圧印加手段201を備えている。画像表示媒体10は、画像が表示される側の表示基板14と、これに対向する非表示基板16との間に、これら2つの基板の外周を封止するようにスペーサ204が設けられ、表示基板14、非表示基板16およびスペーサ204で仕切られた隙間に表示粒子として赤色粒子18及び白色粒子20が封入されている。表示基板14及び非表示基板16の対向面には、後述するように透明電極205が付されているが、非表示基板16の対向面に設けられた透明電極205は接地されており、表示基板14の対向面に設けられた透明電極205は電圧印加手段201と接続されている。
画像表示媒体10を構成する表示基板14及び非表示基板16には、例えば、サイズが50×50×1.1mmで、対向面に透明電極205としてITO透明電極が設けられた7059ガラス基板を使用することができる。表示基板14及び非表示基板16の対向面に設けられた透明電極205の表面にはポリカーボネート樹脂層206(厚さ5μmのポリカーボネート樹脂(PC−Z)からなる層)が設けられている。
スペーサ204としては、40×40×0.3mmのシリコンゴムプレートの中央部を15×15mmの正方形に切り抜いて空間を形成したものを利用することができる。
なお、赤色粒子18として本発明の表示デバイス用粒子が用いられる。
以下、図面を参照して本発明の第2実施形態を詳細に説明する。
図2は、本発明の画像形成装置の他の例(第2の実施形態)を示す概略構成図であり、単純マトリックスを用いた画像表示媒体10に画像を形成するための画像形成装置12について示したものである。
帯電性の異なる複数の(不図示の)表示粒子群が封入された画像表示媒体10の平面方向には、縦および横方向の電圧を制御する電極403An及び404Bn(nは正数)が単純マトリックス構造となるように配置されている。電極403Anは、波形発生装置402B及び電源402Aにより構成された電界発生装置402の電源402Aに接続されており、電極404Bnは、波形発生装置405B及び電源405Aにより構成された電界発生装置405の電源405Aに接続されている。また、電極404Bn、電源405A、電極403Anはシーケンサー406に接続されている。
表示粒子18、20は、電極面あるいは基板面に接触しており、基板14または基板16の少なくとも一方の面は透明で表示粒子18,20の色を外部から透過してみることができるものである。電極403A,404Bは、図3に示すように、基板14および16が向き合う面側に埋めこまれて一体化していてもよく、図4に示すように基板14、16の内部に埋めこまれて一体化してもよく、図5のように表示基板14および非表示基板16が向き合う面と反対側の面から少し離れた位置に、表示基板14および非表示基板16と分離して設けられてもよい。
以下、図面を参照して本発明の第3実施形態を詳細に説明する。図6は本発明の画像形成装置の他の例(第3の実施形態)を示す概略構成図であり、具体的には印字電極を用いた画像形成装置について示したものである。
図6に示す画像形成装置12は、印字電極11と、印字電極11に対向配置されアースに接続された対向電極26から構成されている。
印字電極11と対向電極26との間は画像表示媒体10が矢印B方向に搬送可能である。画像表示媒体10は一対の基板(表示基板14および非表示基板16)、この基板間に封入された表示粒子18,20から構成され、矢印B方向への搬送に際しては、非表示基板16側が対向電極26と近接ないし接触し、表示基板側が、印字電極11に近接するように搬送される。
なお、印字電極11は、基板13と、基板13の表示基板14側に設けられた電極15とからなり、印字電極11は不図示の電源に接続されている。
電極15は、図7(A)に示すように、表示基板14の片側の面に画像表示媒体10の搬送方向(図中矢印B方向)に対して略直交する方向(すなわち、主走査方向)に沿って画像の解像度に応じて所定間隔に1列に並べられている。電極15は、図7(B)に示すように正方形でもよいし、図7(C)に示すようにマトリックス状に配置されていてもよい。
各電極15には、図8に示すように、AC電源17AとDC電源17Bとが接続制御部19を介して接続されている。接続制御部19は、一端が電極15に接続され、かつ、他端がAC電源17Aに接続されたスイッチ21Aと、一旦が電極15に接続され、かつ、他端がDC電源17Bに接続されたスイッチ21Bからなる複数のスイッチで構成されている。
まず、画像表示媒体10が図示しない搬送手段により図中矢印B方向へ搬送され、印字電極11と対向電極26との間に搬送されると、制御部60は、接続制御部19に指示して全てのスイッチ21Aをオンさせる。これにより、すべての電極15にAC電源17Aから交流電圧が印加される。
ここで画像表示媒体10は、電極を持たない一対の基板内の空間に2種類以上の表示粒子群が封入された媒体である。
これにより、表示基板14側には赤色粒子18のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
以下、図面を参照して本発明の第4実施形態を詳細に説明する。図9は本発明の画像形成装置の他の例(第4の実施形態)を示す概略構成図であり、静電潜像担時体を用いる画像形成装置について示したものである。
図9に示す画像形成装置12は、矢印A方向に回転可能なドラム状の静電潜像担持体24と、これに対向配置された矢印C方向に回転可能なドラム状の対向電極26とから主に構成されており、静電潜像担持体24と、対向電極26との間を矢印B方向に一対の基板間に表示粒子を封入した画像表示媒体10が挿通可能である。
静電潜像担持体24が図9において矢印A方向に回転開始されると、静電潜像形成部22により静電潜像担持体24上に静電潜像が形成される。一方、画像表示媒体10は、図示しない搬送手段により図中矢印B方向へ搬送され、静電潜像担持体24と対向電極26との間に搬送される。
1%塩化金酸1質量部、イオン交換水80質量部をビーカーにとり、混合攪拌し、60℃に加温する。これに、1%クエン酸4質量部、1%タンニン酸6質量部を混合したものをすばやく、添加する。色が赤色になった後、約8分間加熱処理をする。
この方法で合成した金ナノ粒子を透過型電子顕微鏡で観察、更に画像解析装置で、粒子径を測定したところ、直径9nmの赤色の金粒子であった。
次に、この混合溶媒をゆっくり乾燥し、赤色の粉体を得た。
この赤色金粒子3質量部、アクリル樹脂微粒子(SX8703(A)-01:JSR社製)97質量部を混合し、オングミル(ホソカワミクロン社製)を使用し、周速100m/secで、処理時間10分実施し、赤色着色剤を得た。
−分散液A1の調製−
下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施して分散液A1を調製した。
<組成>
メタクリル酸シクロヘキシル: 61質量部
酸化チタン1(白色顔料): 35質量部
(一次粒子径0.3μm、タイペークCR63:石原産業社製)
中空粒子(一次粒子径:0.3μm): 3質量部
(SX866(A):JSR社製)
帯電制御剤(SBT−5−0016(:オリエント工業社製): 1質量部
下記成分を混合し、上記と同様にボールミルにて微粉砕して炭カル分散液Bを調製した。
<組成>
炭酸カルシウム: 40質量部
水: 60質量部
下記成分を混合し、超音波機で脱気を10分間おこない、ついで乳化機で攪拌して混合液Cを調製した。
<組成>
炭カル分散液B: 8.5g
20%食塩水: 50g
白粒子と同様に下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施して分散液A2を調製した。
メタクリル酸メチルモノマー: 89質量部
メタクリル酸ジエチルアミノエチルモノマー: 0.3質量部
上記赤色着色剤: 10質量部
白粒子と同様に下記成分を混合し、10mmΦのジルコニアボールにてボールミル粉砕を20時間実施して分散液A3を調製した。
メタクリル酸メチルモノマー: 89質量部
メタクリル酸ジエチルアミノエチルモノマー: 0.3質量部
キナクリドン赤顔料(クロモファインレッド6820(大日精化工業製): 6質量部
表示粒子18、20として、白粒子-1と赤粒子−1とを、それぞれ白粒子:赤粒子の配合比率(質量比)を6:5となるように混合した所定量の粒子混合物を用いて、第1の実施の形態に係る画像表示媒体及び画像形成装置を作製した。
[比較例]
表示粒子18、20として、白粒子-1と赤粒子−2とを、それぞれ白粒子:赤粒子の配合比率(質量比)を6:5となるように混合した所定量の粒子混合物を用いて、第1の実施の形態に係る画像表示媒体及び画像形成装置を作製した。
次に、電極間に200Vの電界を印可させ、赤粒子を電極側に移動させ、赤画像を表示させた。この赤粒子―1を使用したものと、赤粒子―2を使用した画像を比較し、官能評価したところ、赤粒子―1を用いた画像は、彩度が高く、鮮やかな赤色を呈していた。一方、赤粒子―2を用いた画像は、着色力が小さく、全体的に、淡い赤色を呈していた。また、これら画像に紫外線を100時間照射させたところ、赤粒子―1を用いた画像の劣化は、ほとんどなく、赤粒子―2を用いた画像は、初期に比べ、更に、濃度低下がみられた。
この結果から、本発明の表示デバイス用粒子を用いることにより、高い着色力と、優れた耐光性とを実現できることがわかる。
11 印字電極
12 画像形成装置
13 基板
14 (表示)基板
15 電極
16 (非表示)基板
17A AC電源
17B DC電源
18,20 表示粒子
19 接続制御部
22 静電潜像形成部
24 静電潜像担持体(感光体ドラム)
24A 導電性基体
24B 光導電層
26 対向電極
28 直流電圧電源
60 制御部
80 帯電装置
82 光ビーム走査装置
84 ポリゴンミラー
86 折り返しミラー
204 スペーサ
205 透明電極
206 ポリカーボネート層
402 電界発生装置
402A 電源
402B 波形発生装置
403 電極An
404 電極Bn
405 電界発生装置
405A 電源
405B 波形発生装置
406 シーケンサー
Claims (12)
- 粒子状基体と、前記粒子状基体に担持又は含有されたプラズモン発色能を有する粒子と、を含む着色剤。
- 前記プラズモン発色能を有する粒子が、金属コロイド粒子である請求項1に記載の着色剤。
- 前記金属コロイド粒子が、金又は銀である請求項1又は2に記載の着色剤。
- 前記粒子状基体が、無機化合物である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の着色剤。
- 前記無機化合物が、酸化チタン及びゼオライトから選択される少なくとも一種である請求項4に記載の着色剤。
- 前記粒子状基体が、高分子化合物である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の着色剤。
- 前記高分子化合物が、無機白色顔料を含む請求項6に記載の着色剤。
- 前記無機白色顔料が、酸化チタン及びゼオライトから選択される少なくとも一種である請求項7に記載の着色剤。
- 前記粒子状基体を覆う被覆層を有する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の着色剤。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の着色剤と、樹脂と、を含む表示デバイス用粒子。
- 対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間の空隙に封入された少なくとも2種類の表示粒子を含む粒子群と、を有し、前記表示粒子の少なくとも1種類が外部刺激により正に、他の少なくとも1種類が外部刺激により負に帯電し得る性質を示し、かつ、前記外部刺激により正又は負に帯電し得る表示粒子が相互に異なる色を示す画像表示媒体であって、
前記表示粒子の少なくとも1種類が、請求項10に記載の表示デバイス用粒子である画像表示媒体。 - 対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間の空隙に封入された少なくとも2種類の表示粒子を含む粒子群と、を有し、前記表示粒子の少なくとも1種類が外部刺激により正に、他の少なくとも1種類が外部刺激により負に帯電し得る性質を示し、かつ、前記外部刺激により正又は負に帯電し得る表示粒子が相互に異なる色を示し、前記表示粒子の少なくとも1種類が請求項10に記載の表示デバイス用粒子である画像表示媒体と、
前記一対の基板間に、画像情報に応じた電界を発生させる電界発生手段と、
を備えた画像形成装置。
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