JPH01152422A - 像形成方法および像形成装置 - 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、熱的に像を形成してこれを表示しも　、す、
あるいはメモリーとして記録する、または他の画像形成
への中間媒体として使用する像形成方法及びその装置に
関する。

［従来の技術］ 従来、可逆的に消去可能で繰り返し使用可能な像形成方
法としては、フォトクロミック物質。

サーモクロミック物質、あるいは磁気記録物質。

またはガラス等にサンドインチされた液晶等があった。

［問題点を“解決するための手段］ これらのうち、例えばサーモクロミック物質を用いた表
示装置としては、以下の様なものが知られている。ここ
では熱可逆材・料としてＡｇ２ＨｇＩ４を用い、これを
透明なポリエステルフィルム上に塗布して、更にその上
にポリエステルフィルムを接着したサンドイッチ構成の
表示媒体を使用する。

この表示媒体をエンドレス状にして２本のローラー間に
張架し移動させて、サーマルヘッドにより線順次により
情報記録する。なお、この材料は常温で黄色を示し、５
０℃以上の温度で黄橙色を示す。この様に温度に対して
色変化がヒステリシス特性を有しており、冷却すること
により元の色に復色する。従って、記録された情報を保
持するのに上記２本のローラー間の表示部の裏面に面状
のパネルヒーターを配置し、定温制御を行なうことが必
要となる。また、記録された情報はエンドレス表示媒体
を移動させ、表示部以外の場所で冷却手段により冷却し
て消去するものである。

ところでこの種の材料はメモリー性がないので、表示部
においてヒーターを常時作動させておかなければならず
、装置が大型、複雑化するばかりでなく、電力の消費も
大きい。又、表示色も鮮明でないので、更に別にフィル
ター等を用いる必要もある。

また、前記のうち液晶を用いたものは、通常、低分子の
スメクチック液晶をガラス基体に挟持した構成でセル内
にレーザー吸収層等を設、け、外部からのレーザー照射
によりホメオトロ・ピック配向を散乱状態に熱的に散乱
させることにより、コントラストを得ているが、構成上
大面積にすることが難しいことから、シュリーレン光学
系等により拡大投影して表示するなどの工夫が必要であ
り、コントラストもさほど大きくはなかった。

本発明は上記に鑑み、表示やメモリ二またはこれを中間
媒体として用いる様な用途ｉ特に最適な像担持体を応用
し、高コントラストで鮮明な像形成を行なうことができ
る像形成方法及びその装置を提供することを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］″ 上記問題点を解決するために講じられた第１の発明であ
る像形成方法は、加熱または所定温度での保持により、
透明状態あるいは不透明状態となる高分子層を有する像
担持層と、前記高分子層の背後に設けた有彩色または黒
色の光学吸収株により像情報を形成する方法であって、
前記高分子層の所定温度での保持時間を制御することに
より前記不透明状態における透明度を制御し、また、前
記高分子層を加熱し、この加熱部分を等方相で固定して
透明状態とすることで、前記光学吸収体による像状のコ
ントラストを得ることを特徴とする。また、上記方法に
おいては、高分子層が高分子液晶材を含むものであるこ
と、及び前記所定温度が液晶温度であり、前記透明度の
制御は前記液晶温度において推移される光学散乱状態に
より得られるものであることを好適な一態様とする。

一方、第２の発明である像形成装置は、前記第１の発明
を実施するための装置の発明であって、加熱または所定
温度での保持により、透明状態あるいは不透明状態とな
る高分子層を有する像担持層を透明基体上に設けた像担
持体と、前記高分子層を像状に加熱する加熱手段と、前
記高分子層を加熱し不透明状態から透明状態に像状に変
化せしめる駆動手段と、前記高分子層の所定温度での保
持時間を制御する駆動手段と、前記像担持体を有彩色ま
たは黒色の光学吸収体前面に導くことにより高コントラ
スト像を形成する駆動手段とを備えることを特徴とする
。また、上記装置においては、加熱手段がサーマルヘッ
ドであること、または半導体レーザーであることを好適
な一態様とする。

本発明に用いることのできる高分子層としては、サーモ
トロピック液晶性を示す材料が好適である。この例とし
ては、メタクリル酸ポリマーやシロキサンポリマー等を
主鎖とした低分子液晶をペンダント状に付加した、いわ
ゆる側鎖型高分子液晶、また高強度高弾性耐熱性繊維や
樹脂の分野で用いられているポリエステル系又はポリア
ミド系等の主鎖型高分子液晶等である。

また、液晶相においては、スメクチック、ネマチック、
コレステリックをとるもの、またはその他の相をとるも
の、才たディスコティック液晶等も用いうる。

さらに、高分子液晶中に不斉炭素を導入した５ＩＩＩＣ
”を示す相を有し、強誘電性を示す高分子液晶も好まし
く用いうる。

以下、高分子液晶の具体例を例示するが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。

Ｈ ％ｗ　　＝　１８，０００ ４ＧＨ２−ＧＨ）ｎ ■ Ｈ３ ■ ４ＣＨ２−ＩＪ□ （Ｓｌｌ） また、これらを塗布成膜するための溶媒としては、ジク
ロロエタン、ＤＭＦ、シクロヘキサン等の他、テトラヒ
ドロフラン（ＴＨＦ）　　、アセトヒ、エタノールその
他の極性又は非極性溶媒又はこれらの混合溶媒が使用さ
れ、これらは使用する高分子液晶との溶解性並びにこ、
れを塗工すそ基体の材質または基体の表面に設けた表面
層との濡れ性、成膜性等の要因によって選択しうるは言
うまない。

［作　用］ 以下、高分子液晶の具体的な一例として、前記（Ｉ）式
により示される液晶を用いて、本発明の基本構成を詳し
く説明する。

前記高分子液晶をジクロロエタンにより溶解し、これを
アルコール洗浄を施したポリエステル系透明基体上にア
プリケータにより塗布した。その後、９５℃雰囲気中に
１０分間放置したところ、白色の散乱膜が形成された。

この膜厚は塗布前における高分子液晶のｗｔ％が２θ％
の場合において１０ル肩強のものが得られた。

このようにして得られた白色シート上を感熱ヘッドで走
査したところ、文字９図形パターンに従って透明部分が
固定された。このシートを光学濃度が１．２の黒色バッ
クグラウンド上に導くと、白地に黒の鮮明な表示が得ら
れた。

次に上記パターンが記録されたシートの全面を約１２０
℃にまで加熱し、その後約９０℃で数秒保ったところ、
元の白色散乱状態に全面が復帰し、このまま常温に戻し
ても安定であり、再度の記録。

表示がなされ得た。この現象は前記高分子液晶が安定し
たメモリー状態を維持するガラス転移点以下におけるフ
ィルム状態、実質的に光学的散乱状態に推移することの
できる液晶フィルム状態およびこれより高温で等方的分
子配列となる等方性フィルム状態の少なくとも３状態を
とり得ることに起因して制御することができる。

次に、第１図を用いて透明基体上に高分子液晶層を設け
、本発明画像表示方法を行なう場合についての原理的プ
ロセスを説明する。

第１図において、前述した散乱状態は図中■の状態であ
る。これを例えば感熱ヘッドあるいはレーザー等の加熱
手段により■ａのようにＴ２（Ｔｉｓｏ−等方状態移行
温度）以上に加熱した後急冷すると、図中■の様にほぼ
等方状態と同様の光透過状態が固定される。この急冷状
態は、特に冷却手段を用いることもなく、基体を空気中
に自然放熱するもので充分である。この等方状態は、Ｔ
１（Ｔｇ＝ガラス転移温度）以下における室温または常
温状態においては安定であり、画像メモリーとしても安
定な状態である。

一方■ａのように７２以上に加熱した後、液晶温度７１
〜７２間に一例として１秒ないし数秒にかけて保持する
と、■ｂのごとく、この保持時間において散乱強度を再
び増し、常温においては再び元の散乱状態■に復帰し、
この状態はＴ】以下において安定に保持される。

また、図中■で示すごとく、液晶温度７１〜７２間に一
例として１０ミリ秒〜１秒程度の時間保持する様にすれ
ば、その部分においては中間の透過状態を常温で保持す
ることができ、階調表現として使用することも可能であ
る。

すなわち本例では、いったん等方状態に加熱した後、常
温゛に至るまでに液晶温度でどれ程の時間保持するかで
透過率または散乱強度を制御することができ、またこれ
をＴ、以下においては安定に保持することができる。さ
らに、上記において散乱状態に復帰させる場合の温度は
、液晶温度内でＴ２に近い方がより早く、また、液晶温
度に比較的長時間放置する様な場合は、いったん等方状
態に加熱しないでも、以前の状態にかかわらず■の散乱
状態に戻らしめることは可能である。

本発明の像形成方法においては前記の散乱状態をより強
度にする要因を積極的に付加することにより、より美し
い画像を得ることができる。このためには、前記例示し
た高分子液晶が前記したジクロロエタンあるいはＤＭＦ
　　（ジメチルフォルムアミド）、シクロヘキサン等の
溶媒に溶解後、基体に塗布し、前記溶媒を揮発せしめる
過程あるいは揮発せしめた後に、液晶温度（７５°０−
１１０’Ｏ）に一定時間保つことにより安定した光学的
散乱膜が既に形成されていることが望ましい。このよう
な膜形成に最適な条件の１つとしては、高分子液晶の溶
媒に対する添加量が、添加、攪拌ｉ、透明な溶液、また
は粘稠状態で得られる様な濃度であることである。例え
ば、前記構造式を示した高分子液晶をジクロロエタンに
単独で溶解する場合、高分子液晶のｗｔ％濃度が１０％
においては溶液は白濁したミセル状となっているが、１
！ｌｉ％〜２５％程度の比較的高濃度においては安定し
た透明な粘稠溶液が得られる。この傾向は、その他の数
種の高分子液晶および溶媒との組み合わせにおいても観
測される。この透明な粘稠溶液をアプリケータ、ワイヤ
バーまたはディッピング等の手段により良く洗浄したガ
ラス、ポリエステル等の基体に塗工した後、前記液晶温
度に保持すると、前記ミセル状において同様に塗工した
場合に比べ、非常に一様性の高い光学的散乱膜が得られ
る。

この時、前記基体に対しては無配向処理であるか、また
はエチルアルコール等により複数方向へ抜き取り処理を
行なったものであり、いずれも表面に対する汚れをかな
り排除したものである。

な□お、高分子液晶の溶媒としては複数の溶媒の混合溶
媒、または高分子−晶材料以外の混合物、色素材料その
”他を、塗工に悪影響を及ぼさない範囲で添加すること
も可能である。

［実施例］ 以下、実施例と共に本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 第２図は本発明による像形成方法を実施するための表示
装置の構成図である。

第２図において、像担持体ベルト１０はポリエチレンテ
レフタレート透明基体上に、下記構造式で表わした高分
子液晶 （以下余白） ７５°０　　　　　　　　１１０°Ｃ ＧｌａＳｓ□液晶相□１ｓｏ。

をジクロロエタンに溶解して２０％溶液とし、ワイヤバ
ーにて塗布し、これをオーブン中９０℃、１５分間放置
し白色散乱層としたものをエンドレス状に形成した。

駆動ローラー１７は不図示のモータで駆動されるほか、
その他の手段はいずれも不図示の機械的構成部品または
電気、電子部品にて作動されるものとする。

まず、像書き込み時において、駆動ローラー１７が矢示
方向に駆動されるとともに、サーマルヘッド（マルチヘ
ッド）　１１に対して、他のファクシミリからのファク
シミリ信号により画信号を出力すると、像担持体ベルト
１０上の加熱された部分に、像状の透明部パターンが形
成されていく。この動作により、Ａ４版１ページ分の画
像状の透明部パターンを順次形成した後、表示部２０で
停止すると白地に背面の有彩色または黒色バックグラウ
ンド１２の色による鮮明な画像が形成される。本発明者
らによる視認性評価においては、このバックグラウンド
１２として例えば黒色紙を用いた場合、この光学濃度が
ほぼ１゜０以上であれば充分高コントラストの画像が得
られることが分った。その他、前記バックグラウンド１
２として、赤紙、青紙、緑紙等の有彩色の色紙を用いれ
ば、白地にそれぞれの色による鮮明画像が得られる。

なお、前記バックグラウンド表面は、粘着性のない表面
であることが望ましく、もし粘着性を有する表面である
場合は、前記像担持体とバックグラウンド表面との間に
若干のすきまを有することが高コントラストを得るため
に望ましい。本画像は１００日間そのまま放置しても変
化はなかった。

次に、画像の消去はハロゲンランプ１４とローラー１５
からなるハロゲンローラー３２、および面ヒータ−１３
を用い、所定の画像表示後、再び駆動ローラー１７を矢
示方向に駆動を開始して行なう。

この時ハロゲンローラー３２はほぼ１１５℃に、また面
ヒータ−１３はほぼ９５℃に温度センサー１６の検知出
力からコントロールしておく。この様にして、前記像担
持体ベル）１０の様子を観察すると、ハロゲンローラー
３２通過時にこの部分はほぼ全面透明となり、また面ヒ
ーター１３部分通過時において、再び全面が白色に散乱
していくことがわかる。この動作により、前記表示画像
は全面消去され、再び白色の散乱状態が得られる。ここ
で、上記の本構成で用いた面ヒータ−１３のベルト移動
方向の巾はほぼ４０ｍｍであり、この全面が少なくとも
７４℃以上となる様に設定した。

なお、本装置構成においては、高分子層を直接サーマル
ヘッドで摺擦、走査しても、本高分子液晶は充分耐熱性
、皮膜強度が強いものであるので、基本的に繰り返し画
像形成には問題ないが。

必要に応じてさらに強度を増すために、表面にポリイミ
ド、アラミド等の保護層をラミネート等により設けても
良い。

この具体的な実施例としては、３．５７１１１および６
ｇｍのアラミドシートをラミネートにより設けて画像形
成を行なったが、結果はいずれも良好であった。

本例でも、サーマルヘッド１１の書き込みによる急冷状
態により透明部分の書き込みを、また面ヒータ−１３に
より比較的長時間の液晶温度の保持により白色散乱状態
への復帰を行なったが、前述の場合と同様に良好な結果
を得ることができた。

前記画像の書き込み・消去の動作は、本発明者らの実験
によれば少なくとも２００回以上は安定であった。なお
、ベルトの移動速度は、４０＋ａ■／ｓｅａにおいても
充分鮮明な画像が得られた。

また、本装置構成は、第３図の部分拡大図で示す様に、
サーマルへラド１１とプラテン１９のかわりに通常のシ
リアルヘッドをサーマルヘッド１８として用い１．不図
示の駆動構成により、像担持体ベルト１０の移動方向と
垂直方向にシリアルスキャンする構成であっても良好に
動作する。

さらに、サーマルヘッド１１の各ドツトに与える電圧の
強弱、または与える電圧パルス巾を変化させてやること
で階調表示を得ることも可能である。

実施例２ 次に、第４図および第５図において、前記像担持体をデ
ィスク形状のメモリー媒体とした場合の例を示す。

第４図（ａ）は、像形成装置の平面図であり、同図（ｂ
）はその側面図である。図において、ディスク状の像担
持体２０としては、ガラスまたはポリエチレンテレフタ
レート等の透明基体上に、前記高分子液晶および次式 のレーザー吸収染料を、溶媒、シクロヘキサンとともに
その重量混合比（高分子液晶／レーザー吸収染料／溶媒
）を（２０／　１　／１００　）の割合である溶液とし
てスピナーコートとした。これにより染料を含有した高
分子液晶層が散乱白濁状態でほぼ２．５　ｇｔｒ＋厚に
得られた。

書き込みユニット２４と読み取りユニット２３は、不図
示のワイヤ、モータ等の機械的駆動手段により、固定さ
れた移動軸２２に沿って矢示方向に移動しながら所定の
ピット列の書き込み、または読み取りを行なう。読み取
りユニット２３の像担持体２０を介した裏面には、黒色
または有彩色のバックグラウンド２１が光学吸収体とし
て配置される。このバックグラウンド２１は、少なくと
も読み取りユニット２３のレーザーの発光波長に対して
は光学吸収の高いものである必要がある。

第６図（ａ）は、読み取りユニットの概略構成図、同図
（ｂ）はフォトセルの概略図である。

第６図（ａ）において、読み取りユニット２３は、半導
体レーザー２５、レンズ２９、およびフォトセル２７よ
り構成されている。本例では読み取り用低パワーの半導
体レーザー２５において、非書き込み部分へのレーザー
照射を行なうと、像担持体２０はこのレーザー光を散乱
する。この散乱光は、第６図（ｂ）に示すようにレーザ
ー光通過部のみにピンホールをる有するフォトセル２７
により比較的強く検知される。一方、書き込み部（ピッ
ト）へ照射されたレーザー光は、像担持体２０を通過し
、下部の前記バックグラウンド（光学吸収体）２１によ
り吸収され、フォトセル２７ではレーザー散乱光が強く
は検知されない。したがって、フォトセル２７の電圧出
力が小さい場合には、ピットが存在すると認識すること
ができる。なお、本例においては、不図示のフォーカシ
ングトラッキング機構を別に設けても良い。

なお、上記の読み取りユニット２３について説明した構
成を、書き込みユニット２４にも適用し、書き込み時に
おける上記フォーカシングトラ・ツキング等の機能をも
たせてやることが望ましい。この場合は、第４図（ａ）
に示すように、書き込みユニット２４に対応する面にも
光学吸収体によるバックグラウンド２１を配置する。ま
たは像担持体２０の基体として基体裏面全面に上記光学
吸収体を印刷、コーティングまたは貼りつけ等により設
けたものを用いてもよい。

ここで、レーザー吸収染料としては、前記したものの他
に種々用いうるが、書き込みレーザー波長に対してはそ
の吸収が大きく、読み取りレーザー波長に対し吸収の小
さいものが望ましい。

本装置では書き込みユニット２４において８３０ｎｍに
発光ピークを有する、５０ｍＷ出力のレーザーを用い、
また、読みリユニット２３において７８０ｎｍに発光ピ
ークを有する３＋ａＷ出力の半導体レーザーを用いた。

それぞれのレーザー光は、レンズ２９等によりピット径
に適応して光学調整され、レーザー移動軸に固定される
。

本装置でのピット列書き込みは、書き込みユニット２４
におけるレーザーを点滅させて行なう。

−例として、１ピット書き込みのためのレーザー点燈パ
ルス巾を１μｓｅｃとする。ここで、第４図（ａ）に矢
示した方向に比較的高速で像担持体２０を回転させなが
ら書き込み用レーザー−を点滅させると、レーザー−の
照射されたピット部分は加熱され、その後レーザー−照
射部からそれるとともに急冷状態となり、この部分は等
方状態で固定され、比較的透明部としてピット形成され
る。

なお、このピット部の消去は、この書き込みユニットに
おいてレーザー−のパワーを例えば１０％〜８０％程度
に落として、かつ、像担持体２０の回転を充分低速にす
ることにより、等方状態で固定されたピット部が液晶温
度で比較的長く保持される様にすることで達成される。

実施例３ 前記実施例２の応用例を、第６図および第７図とともに
説明する。

この実施例では、像担持体２０として第７図に示す様に
レーザー−吸収染料を含有した高分子液晶層３１ａを下
層として、またレー、ザー吸収染料を含有しない高分子
液晶による白色散乱層３１ｂを上層として透明基体３０
上に設けた高分子液晶層３１を用いる。すなわち、書き
込みユニット２４はそのレーザー光を像担持体裏面より
吸収染料含有層に直接照射することで、該部分を白色散
乱層部分まで熱伝導により等古層にし、これを固定する
。一方、読み取りユニット２３は白色散乱層３１ｂ側か
らそのレーザー光を照射するため、非書き込み部では充
分強い散乱光が得られ、より高い読み取りコントラスト
が得られる。また、この様に形成された画像はバックグ
ラウンド上で、このまま表示されても良い。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、充分高コントラス
トで、鮮明な画像を安定したメモリー状態で記録するこ
とができ、従来のように光学的コントラストを得るため
の偏光板等を用いずに、例えば純自然な白色状態をベー
スに、背景として設けた高濃度のバックグラウンドの色
をそのまま画像状に形成することができる。

このため、本方式によって形成された画像は上記実施例
に限らず、電子写真複写装置等におけるコピー原稿マス
ターとして用りるなと１、多方面での広い応用が期待で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度と透過率（散乱強度）との関係を示す図、
第２図および第３図は第１の実施例を示す図、第４図お
よび第５図は第２の実施例を示す図、第６図及び第７図
は第３・の実−例門示す図である。 １０：像担持体ベルト １１．１８：サーマルヘッド １２．２１：バックグラウンド １３：面ヒータ−１４：ハロゲンランプ１５：ローラー
　　　　１６：温度センサー１７：駆動ローラー　　１
９ニブラテン２０：表示部　　　　　２２：移動軸 ２３：読み取りユニット ２４：書き込みユニット ２５．２６：半導体レーザー ２７．２８：フォトセル　２９：レンズ３０：透明基体 ３１：高分子液晶層 ３１ａ　：レーザー吸収染料含有層 ３１ｂ　：白色散乱層 ３２：ハロゲンローラー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱または所定温度での保持により、透明状態あ
   るいは不透明状態となる高分子層を有する像担持層と、
   前記高分子層に隣接した有彩色または黒色の光学吸収体
   により像情報を形成する方法であって、前記高分子層の
   所定温度での保持時間を制御することにより前記不透明
   状態における透明度を制御し、また、前記高分子層を加
   熱し、この加熱部分を等方相で固定して透明状態とする
   ことで、前記光学吸収体による像状のコントラストを得
   ることを特徴とする像形成方法。
2. （２）前記高分子層が高分子液晶材を含むものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の像形成方
   法。
3. （３）前記所定温度が液晶温度であり、前記透明度の制
   御は前記液晶温度において推移される光学散乱状態によ
   り得られるものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の像形成方法。
4. （４）加熱または所定温度での保持により、透明状態あ
   るいは不透明状態となる高分子層を有する像担持層を透
   明基体上に設けた像担持体と、前記高分子層を像状に加
   熱する加熱手段と、前記高分子層を加熱し不透明状態か
   ら透明状態に像状に変化せしめる駆動手段と、前記高分
   子層の所定温度での保持時間を制御する駆動手段と、前
   記像担持体を有彩色または黒色の光学吸収体前面に導く
   ことにより高コントラスト像を形成する駆動手段とを備
   えることを特徴とする像形成装置。
5. （５）前記加熱手段がサーマルヘッドであることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の像形成装置。
6. （６）前記加熱手段が半導体レーザーであることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の像形成装置。