JPH01252930A - 像形成方法およびその装置 - 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、表示、記録、メモリー等
として、または他の画像形成への中間媒体として使用す
ることに適する像形成方法およびその装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来より、テレビやＶＴＲによる動画出力やコンピュー
ターとの対話作業における出力はＣＲＴ　　（ブラウン
管）やＴＮ（ツィステッド・ネマティック）液晶のデイ
スプレィモニターに出力表示され、またｗＰ（ワードプ
ロセッサー）やファクシミリ等による文書９図形等の高
精細画像はプリントアウトされたハードコピーとしてペ
ーパーに出力表示されてきた。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、　ＣＲＴは上記動画出力に対しては美し
い画像を出力するか、長詩間静止した画像に対してはフ
リッカや解像度不足による走査線等が視認性を低下させ
る欠点がある。

また、上記のＴＮ液晶等の従来の液晶デイスプレィにお
いては、フラットさを実現してはいるが、一対のガラス
基板間に液晶をサンドイッチする等の作製上の手間や、
また画面が暗い等の問題点があった。また、ＣＲＴやＴ
Ｎ液晶では、上記した静止画像の出力中においても、安
定した画像メモリーがないために、常にビームや画素電
圧をアクセスしていなければならない等の欠点がある。

これに対して、ベーパーに出力された画像は高精細に、
また安定したメモリー画像として得られるが、これを多
く使用すると整理にスペースを要し、また大量に廃棄す
ることになると資源を浪費する欠点がある。

前記の様な欠点を解決する要°求から、高分子組成物を
用いて可逆的変化を生じた記録表示が行なえる像形成媒
体の検討が行なわれている。この高分子組成物としては
、相分離ポリマーまたは高分子液晶等が用いられている
が、具体的には、相分離ポリマーでは２１ｍ以上のボリ
イマーが特定の温度域では相溶状態で、また他の温度域
では相分離状態を生じ、その屈折率変化から光学変化を
生じるものであり、また高分子液晶では熱と電界、磁界
の少なくとも一種の物理的手段で、分子の配列、形状を
変化させることで光学変化を生じさせるものである。

このような高分子組成物は、溶液塗布等によりＪ＆膜化
することが可能であり、また像形成媒体の大面積化が実
現できる上に薄膜化、膜厚制御が容易であるために注目
され、この高分子組成物を用いて記録表示を行なうため
に、光の透過あるいは反射量を制御する方法１手段及び
装置等が望まれている現況である。

本発明は、この様な現況に鑑みてなされたものであり、
高分子組成物を用いた像形成媒体に熱により像を形成す
る方法において、光学的変化量を制御することができ、
また表示においては階調表示を行なうことがてき、また
高品位な画像表示を行なうことができる像形成方法およ
びその装置を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］および［作用］即ち、本
発明の第一の発明は、透明状態あるいは不透明状態とな
る高分子層を少なくとも有する像担持体に像を形成する
方法であって、加熱制御手段により高分子層の透明状態
あるいは不透明状態領域の面積変調を行ない中間調を記
録表示することを特徴とする像形成方法である。

また、第二の発明は、透明状態あるいは不透明状態とな
ることが可能な高分子層を有する像担持体と、前記高分
子層を加熱して透明状態あるいは不透明状態領域の面積
変調を行ない中間調の像を記録する加熱制御手段とから
なることを特徴とする像形成装置である。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず１図面に基づき本発明の構成と原理について説明す
る。

第１図（ａ）、　（ｃ）、　（ｅ）は、本発明の像形成
方法の原理を説明するための模式断面図、第１図（ｂ）
。

（ｄ）、　（ｆ）は第１図（ａ）、　（ｃ）、　（ｅ）
の模式平面図である。

まず、第１図（ａ）、　（ｃ）、　（ｅ）において、本
発明の像形成方法は、基体２の上に高分子層ｌを設けて
なる像担持体１１に、発熱手段３により前記像担持体１
１の像形成領域１ａに熱印加により像の形成を行うもの
である０発熱手段３は像担持体ｉｔに対し接触していて
も良いし、または非接触でも良い。

次に、像形成における各状態を説明すると、第１図（ａ
）、　（ｂ）においては１発熱手段３の発熱がなく、高
分子層ｌへの熱印加がない状態である。この時、高分子
Ｒｔは常温での固定状態を示している。この状態におい
ては、前記の如く透明状態または散乱状態の前状態をと
り得るか、ここては散乱状態として説明する。

また、第２図に基づき、高分子層として高分子液晶材を
含有する高分子液晶層を透明基体上に設けて像形成を行
なう場合についての原理的プロセスを説明する。高分子
液晶層においては、前記高分子液晶か安定したメモリー
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維持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。

第１図における初期状態が散乱状態の場合は、第２図中
■の状態に相当する。これを、たとえば感熱ヘラ１（あ
るいはレーザー等の加熱手段によりＴ２（Ｔ、、。−等
方状態移行温度）以上に加熱（■ａの状態）シた後、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ことで充分
である。

この等方状態は、ＴＩ（ｒｇ＝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、すな
わち画像メモリーとして安定な状態である。

一方１図中■ａのごと＜Ｔ２以−Ｅに加熱した後、液晶
温度Ｔ、〜Ｔ２間に、−例として１秒ないし数秒間保持
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。

第１図（ｅ）、　（ｒ）は、上記の様な性状を有する高
分子液晶層を発熱手段３により加熱し、像形成領域１ａ
が散乱から透明状態へと変化した状態を示す、像形成領
域１ａか散乱から透明状態に変化するためには、この領
域において、前記の如＜Ｔａ（Ｔ１．。）以上の温度が
必要である。

第１図（Ｃ）、　（ｄ）は前記第１図（ｃ）、　（ｆ）
と同様の発熱手段３により加熱された状態を示すが、像
形成領域１ａにおいて、高分子層面積に対し１／３の領
域が、散乱から透明状態へと変化したものである。すな
わち、発熱手段３の発熱量を制御することにより、高分
子層ｌ中の像形成領域１ａにおいて、Ｔ３以上の温度領
域を制御し、透明、散乱状態領域を形成固定することか
できる。この状態においては、光学的には第１図（ａ）
、　（ｂ）の散乱状態、または第１図（ｅ）、　（ｆ）
の透明状態との中間状態を形成することができる。

従って、前記の如く、制御を行うことにより光学的変化
量（透過あるいは反射量）を選択することができる。

次に、前記方法を用いた応用例として１表示装置を使用
した場合について説明する。

第３図は本発明の像形成方法に使用する表示装置を示す
斜視図、第４図は書き込み読み取り部を示す部分断面図
である。

第３図は、不図示の駆動部より第４図に示すサーマルヘ
ッド４及び読み取りセンサー５を備えた占き込み読み取
り部６を可動し、像担持体１】上に像を形成し、また読
み取ることが可能な表示装置である。読み取りセンサー
５に読み取られた像は、外部記録装置に出力される。７
は書き込まれた像を消去するための面状発熱体、８は光
源である。

次に、前記表示装置に使用される像担持体１１の一例を
第６図を用いて説明すると、ポリエチレンテレフタレー
ト等の透明樹脂あるいはガラス、セラミウクス等からな
る基体２（例えば、厚さ１００７ｈａ）上に高分子液晶
層１ｂ　　（例えば、厚さ１０鉢■）を塗布して積層す
る。　１０は保護層であり、キズ、はこり、あるいは熱
印加手段による熱やキズから高分子液晶層１ｂを保護し
、フッ素系樹脂（例えば、商品名：ルミフロン、旭ガラ
ス製）、シリコン樹脂等をコーティング或いはラミネー
トしたもの、あるいは高分子液晶で形成されるが。

該高分子液晶としてはそのガラス転移温度Ｔｇが高いも
の、好ましくは前記高分子液晶層１ｂのＴ　ｉ　ｍ。

（等方状態移行温度）以上であるものが望ましい。

前記表示を行なう時は、初期においては散乱状態を示し
、表示面は白色である。また５像担持体１１上に形成さ
れた像は、透明状態あるいは透明状態に近い状態を示す
。

前記基体２、およびＩＴＯ、酸化スズを用いた面状発熱
体７が透明であれば、背面に黒色あるいは有彩色の背面
板１２を配置すれば像のコントラストは良くなる。また
、背面板１２のかわりに有彩色の面状光源を有すること
も可能である。尚、背面板と前記像担持体は図の如く非
接触でも良いか、または接触していても良い。

基体２に顔料及び染料を分散塗布させたものでも良い。

また、基体２を用いず背面板１２もしくは面状発熱体７
上に直接高分子液晶層１ａを設けても良い。

次に、＠記表示装置において１本発明を実施する記録方
法について具体的に説明する。

第５図は、像担持体上にサーマルヘッドにより書き込み
が行なわれた状態を示す説明図であり、第６図は第５図
Ａ、Ａ’領域上の書き込み時の状態（記録方法）を表わ
す模式断面図である。第７図は微小発熱体３ａにおける
熱分布を表わす説明図て、微小発熱体３ａの中心から１
／４の領域を示したものである０図において、４はサー
マルヘッドであって、微小発熱体３ａ　　（例えば、　
＋２５　ｐ−＊ｘ１２５＃履）をアレイ化してなるマル
チ型記録ヘットである。

前記の如く、高分子液晶の特性によれば、高分子液晶相
転移温度Ｔ　＋　ｗ。以上の温度において不透明（散乱
）状態から透明状態へと変化する。これによれば、記録
時に微小発熱体３ａ全面をＴｉｎ。以上の温度に昇温す
ることにより、ｉ！！ｉｉが形成される。

また、微小発熱体３ａへの印加電圧、パルスＩＴＪ等を
変化することにより、第７図に示す様に一画素の部分領
域４ａの部分を高分子液晶相転移温度Ｔｉｅ。以−ヒに
昇温することか可能である。

上記の如く、微小発熱体３ａの温度領域を選択すること
により、第５図および第６図の像担持体の一画素の部分
領域４ａの部分を不透明から透明状態に変化することが
可能である。これにより。

−画素中の透明、不透明状態を形成する領域を微小発熱
体３ａの温度域により選択することか可能となり、高分
子層の透明状態あるいは不透明状態領域の面積変調を行
ない、光学変化を制御し中間調を記録表示することかで
きる。

前記表示装はによれば、中間濃度か表示できるため、特
に高品位な画像を表示することができる特徴を有してい
る。

以上説明した例においては、高分子液晶か初期において
散乱状態であり、加熱制御手段により高分子液晶層Ｈさ
方向に対して透明状態領域を形成し、光学変化量を制御
するものであるが、初期状態が透明状態であっても良く
、この場合、散乱状態領域を形成するためには、印加熱
量及び冷却時間を制御することにより可能である。

また、高分子層の厚さ、発熱体の大きさ等は特に限定す
ることはなく、使用目的に応じて任意のものを使用する
ことがてきる。

また、図示した表示装置としては、記録ヘッドか移動す
るものであるか、像担持体がベルト式（たとえばエンド
レスベルト状）であっても良く、像担持体と記録ヘッド
か相対的に移動する表示装置であれば良い。

尚、像担持体１１の高分子層内に、アルミニウム、銀等
の金属あるいは各種合金、酸化チタン等の無機物２粒子
あるいはウィスカー（針状物）を添加したものであって
も良い、これによれば１層内の熱伝導率が良好になる。

更に、明確な中間調表示が可能となる。

また、ウィスカーの長軸を面内あるいは厚さ方向に揃え
ることにより、前記効果か更に向」ニする。

本発明に用いることのできる高分子層として最適には、
サーモトロピック液晶性を示す材料を用いることができ
、この例としては、たとえば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て用いられているポリ
エステル系又はポリイミド系等の主鎖型高分子液晶等で
ある。

さらに高分子液晶中に不斉炭素を導入して５ＩＩＣ″を
示す相を有し、強誘電性を示す高分子液晶あるいはコレ
ステリック液晶高分子も好ましく用いられる。

以下にその例として数種挙げるが、これらに限定される
ものではない。

構造式（１） ＭＷ　＝　１８，０００ 構造式（２） 構造式（３） ＣＩ＋。

？ 構造式（４） また、これらを塗布製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（ＴＩＩＦ）　、アセトン、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か使用
され、これらは使用する高分子液晶との溶解性並びにこ
れを塗工する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こと
は言うまでもない。

［実施例］ 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１ 下記の構造式（１）で示される高分子液晶を、構造式（
＋） ％ｗ　＝　１８，０００ 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、た厚さ１００終園のポリエステル系透明基体上に
アプリケーターにより塗布した。その後、９５°Ｃ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濃度ｗｔ
％か２０ｗシ％を用いて、ｌＯμ朧強のものが得られた
。

上記で得られた白色シート上を、１２５４ｍ　Ｘ１２５
　ｐ、ｍの微小発熱体を約１６８０個アレイ化し、その
うち６００個は５０川墨Ｘ５０ｐ■の部分領域を有する
感熱ヘッドで走査したところ１文字２因形パターンに従
って透明部分が固定された。このシートを光学濃度か１
．２の黒色パックグラウンド上に導くと、透明部分の面
積制御により、中間調の表示が得られた。

次に、上記パターンか記録されたシートの全面を約１２
０℃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９表示を行なうことかで
きた。

［発明の効果］ 以上説明した様に４本発明の像形成方法およびその装置
によれば、光学的変化量を制御することかでき、表示に
おいては、階調表示を行なうことかでき、また高品位な
画像表示を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｃ）、　（ｅ）は本発明の像形成方
法の原理を説明するための模式断面図、第１図（ｂ）。 （ｄ）、　（ｆ）は第１図（ａ）、　（ｃ）、　（ｅ）
の模式平面図、第２図は高分子液晶像形成プロセスを説
明するグラフ、第３図は本発明の像形成方法に使用する
表示装置を示す斜視図、第４図は書き込み読み取り部を
示す部分断面図、第５図は、像担持体上にサーマルヘッ
ドにより書き込みか行なわれた状態を示す説明図、第６
図は第５図Ａ、Ａ’　ｉ域上の書き込み時の状態（記録
方法）を表わす模式断面図および第７図はサーマルヘッ
ドの微小発熱体における熱分布を表わす説明図である。 ｌ・・・高分子層　　　　１ａ・・・像形成領域ｉ　ｂ
　−・・高分子液晶層　２・・・基体３・・・発熱手段
　　　　３ａ・・・微小発熱体４・・・サーマルヘッド
　４ａ・・・部分領域５・・・読み取りセンサー ６・・・書き込み読み取り部 ７・・・面状発熱体　　　８・・・光源１０・・・保護
層　　　　　１１・・・像担持体１２・・・背面板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明状態あるいは不透明状態となる高分子層を少
   なくとも有する像担持体に像を形成する方法であって、
   加熱制御手段により高分子層の透明状態あるいは不透明
   状態領域の面積変調を行ない中間調を記録表示すること
   を特徴とする像形成方法。
2. （２）高分子層が高分子液晶材を含有する請求項１記載
   の像形成方法。
3. （３）透明状態あるいは不透明状態となることが可能な
   高分子層を有する像担持体と、前記高分子層を加熱して
   透明状態あるいは不透明状態領域の面積変調を行ない中
   間調の像を記録する加熱制御手段とからなることを特徴
   とする像形成装置。
4. （４）前記高分子層を加熱し読み取られた像を消去する
   面状発熱体が設けられている請求項３記載の像形成装置
   。