JPH0155450B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、例えば電子計算機や画像読取り装置
から演算出力ないしは読取り出力される電気画像
情報、ソフトコピーとして磁気テープやマイクロ
フイルムに蓄積記憶された画像情報等を視認でき
る画像として再現表示する或は複写機、オフイス
オートメーシヨン装置など画像形成関係機器に画
像モニタ用等として付属される表示（デイスプレ
イ）装置に関する。 更に詳しくは、表示画像として、適切な像担持
体面上に前述した各種情報信号の入力に対応した
トナー画像を作成し、画像表示を行う装置の像担
持体の改良に関するものである。 従来、画像表示装置として、例えばCRTデイ
スプレイ装置や液晶デイスプレイ装置等が一般に
広く使用されているが、これらのデイスプレイ装
置は解像性、表示画面の大きさ、或いは視認性に
おいて、必ずしも十分とは云えない。例えば最近
のオフイスオートメーシヨン機器の発展を見る
と、ワードプロセツサー、マイクロフイルム検
索、および光デイスクメモリー等のモニタに要求
される表示画面は高精細な静止画像であり、
CRTは液晶はフリツカー或いは目視角度依存性
の為に適正とは云い難い。 本発明は、特に高品位な静止画像を表示するの
に適した装置として、表示画面上にトナー画像を
繰り返し形成する方式を提案するものである。情
報信号に応じて、トナー像を作成する手段には各
種の方法が適用出来る。例えば像担持体として光
導電層を用い露光と同時にトナー像を形成する方
法（特願昭56―197410号）、又、像担持体の誘電
体ベルトにピン電極により静電荷像を得、これを
トナー像化する方法（実開昭57―55061号）、他に
磁化容易スタイラスを用いて、磁性粉や磁性流体
のトナーを磁化信号に応じて像担持体面に顕像化
する方法が挙げられる。 いずれにせよ、これらの表示画像が通常の電子
写真、静電印刷および磁気印刷よりも高画質であ
る事は、転写工程を含まない点から容易に理解出
来よう。又更に、先述した汎用デイスプレイ装置
のCRTや液晶に比較しても、印刷並みの画質が
得られる事から、特に静止画表示に優れていると
云える。 一方、トナー画像にる表示装置の問題点は、同
一像担体を繰り返し使用するため、画像表示面が
トナーやそれに用いた色材等が次第に付着して、
非画像部分が著しく汚染される事にある。即ちこ
の方式での表示は情報信号をレーザビーム等の
光、或は電圧、電流等の時系列信号として像担持
体に潜像を形成し、続いてトナーにより現像して
可視化する工程からなる。表示画像が不要になつ
たら消去工程を経て、再び同様な工程で同一像担
持体面に画像パターンを作成して繰り返し表示を
行うものである。従つて、像担持体表面に汚染は
画像品位を著しく損ね、この方式の表示装置を実
用化する上で大きな障害となつていた。同様な工
程で画像を得る方式に先述した電子写真複写、静
電印刷、磁気印刷等の中間マスター上にトナー像
を作成して、これを普通紙等に転写してプリント
画像を得る装置が有る。これらのプリント装置に
用いる中間マスターは繰り返し使用するものであ
るが、それ自体表面が汚染しても転写画像に影響
しないものであれば、何等実用上問題無いもので
あり、本発明の装置に使用する像担持体の特性と
は本質的に異なる観点に立つものと云える。 本発明は以上に述べた画像表示装置に使用する
像担持体表面の耐汚染性を改良するものである。
汚染の発生因子であるトナー、像担持体表面およ
び作画、消去工程に関した総合技術として改善し
得るものであるが、特に像担持体の表面層に着目
して検討した結果、像担持体のトナー像形成表面
層が、各粒子の表面が疎水化されることにより有
機溶媒中に一次粒子のままコロイド次元で透明に
分散する有機溶媒分散型シリカおよびバインダ樹
脂を含有させた塗布液を塗布することによつて形
成されることにより、汚染の程度が著しく軽減さ
れる事を見いだした。 本発明で用いる有機溶媒分散型シリカはコロイ
ド状のシリカの表面を疎水化処理を施したもので
ありトルエンやベンゼンなどの疎水性有機溶媒に
も分散させることができる。 従来のコロイド状シリカは、水を分散媒とした
水性ゾル、空気を分散媒としたエアロゾルなどが
ある。例えば、水を分散媒としたものは一般にシ
リカゾルと呼ばれ水の中に粒子径約数十〜数百Ａ
のシリカ粒子が無数に分散しかつ安定化したも
の、またはメタノール、エタノールなどの水と良
く混合する親水性溶媒に分散させたものなどが知
られている。このような、水分散系シリカゾルは
樹脂選択の限定、吸湿性が大きいなどの欠点があ
る。また、空気を分散媒としたエアロゾルにホワ
イトカーボン、アエロジルなどが知られている。 これらのコロイド状シリカは空隙を持つた凝集
粒子のため高密度が小さく、有機溶媒中に添加し
たとき、その空隙に溶媒が取り込まれ、粘度が増
し、チキソトロピー性が生じるか、沈澱を生じ
る。またこのようなコロイド状シリカは、粒子の
凝集状態となつたものであり、本発明で用いる
個々のコロイド状シリカ粒子状態となつた有機溶
媒分散型シリカとは区別できるものである。 つまり、本発明で用いる有機溶媒分散型シリカ
のシリカ粒子は一次粒子径が数十〜数百Ａ以下で
各粒子の表面が疎水化されているため疎水性溶媒
にも一次粒子のままコロイド次元で透明に分散さ
せることができる。 また、本発明で用いる有機溶媒分散型シリカ
は、樹脂と有機溶媒中に混合、分散し、塗工する
と乾燥時に脱水、エステル化等の化学反応を起こ
し新たに強固な結合を生じ、高い表面硬度、耐摩
耗性、耐久性が増すことができる。 この種の有機溶媒分散型シリカの市販品として
“OSCAP（粉末品）”、OSCAL（液状品）”（触媒化
成工業(株)製）を用いることができる。 この有機溶媒分散型シリカの分散媒として用い
る有機溶媒としては各種のものを挙げることがで
きる。例えばメタノール、エタノール、ｎ―プロ
ピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ―
プチルアルコール、ｔ―プチルアルコール、ペン
タノール、エチレングリコール、グリセリン、エ
チルセロソルブ、ジメチルフオルムアミドやその
他のトルエン、テトラヒドロフラン、アセトン、
ベンゼンなどを用いることができ、従つて本発明
で用いる像担持体表面に用いるバインダ樹脂を選
択し、前述の分散液中に溶解することによつてそ
の塗工液を調製することができる。 本発明で用いる像担持体は前述の有機溶媒分散
型シリカを表面層を形成する塗布液中に含有させ
る点に特徴を有している。 従つて本発明の目的は、高精細且つ高信頼性の
画像表示装置を提供する事にある。又別な目的は
表示面上にトナー画像を作成して表示する装置に
適用する、高安定性、高耐久性の像担持体を提供
する事にある。 本発明の像担持体の特性および効果について以
下に詳述する。トナー像を利用した画像表示装置
の一例として、光導電層を像担持体を用いた方式
を第１図に示す。 第１図は上記方式の画像表示装置の一例の極く
概略構造を示す縦断側面図である。１は縦型の装
置外装箱、２はその外装箱の正面板面に大きく開
口形成した表示画像覗き窓で、一般にガラス板等
の透明板３が張設される。 ４は外装箱内の上部と下部とに並行に横設した
駆動プーリ（又はローラ）５と従動プーリ（同）
６間に張設した無端ベルト型の感光体（像担持
体、以下単にベルトと略記する）である。該ベル
トは例えば第２図示のように合成樹脂シート或は
フイルムなど透明で且つ抗張性に富む強靭なベー
スシート材４１の外面に金属や金属酸化物（酸化
インジウム、酸化錫、酸化クロム）を薄く蒸着し
て透明導電層４２を形成してなるものを透明導電
性基体層４３とし、その導電層４２面に光導電体
層４４を塗布法・蒸着法等で積層形成したもの
で、ベルト４の外周面が光導電体層面である。そ
して該ベルト４は駆動プーリ５の回転により矢示
方向に回転駆動され、ベルト４の張り側外面が表
示画像覗き窓２部を下から上へ移動通過する。 １０は上記回動ベルトの張り側ベルト部分とゆ
るみ側ベルト部分の間の空間内に配設した光ビー
ムスキヤニング方式の光像露光装置で、半導体レ
ーザ（或はガスレーザ）・ポリゴンミラー・θレ
ンズ等からなる。そして図に省略した画像読取り
装置・電子計算機等から時系列電気デジタル画素
信号Ｓの入力を受け、その信号に対応して変調さ
れたレーザビームＬを従動プーリ６方向に発振す
る。その発振されたビームは途中ミラー１１によ
り張り側ベルトの従動プーリ６寄りの裏面部位Ａ
に向かつて偏向され、スリツト板１２のスリツト
１２ａを通してそのベルト裏面部分Ａをベルト幅
方向に走査露光する。このレーザビームＬのベル
ト幅方向走査を主走査とし、ベルト４の移動を副
走査としてベルト４の裏面に対して順次に光像露
光がなされる。 １３は上記レーザビーム走査露光を受けるベル
ト裏面部位Ａに対応するベルト表側位置に配設し
た現像装置、１４は張り側ベルトの裏面側で露光
部位Ａのベルト移動方向下流側部位に配設した全
面光照射用ランプである。 図示例の現像装置１３は現像剤収容箱１５と、
その箱１５内に横設した左側略半周面を箱内から
外部に露出させたステンレススチール・アルミニ
ウム等の非磁性体性の回転現像スリーブ１６と、
そのスリーブ１６内に挿入内蔵させたマグネツト
ローラ１７と、スリーブ外面に対する現像剤塗布
プレート１８と、箱１５内に収容した現像剤（導
電性磁性トナー）Ｔとからなる。箱１５内の導電
性磁性トナーＴは回転現像スリーブ１６近傍部の
トナーがスリーブ内部のマグネツトローラ１７の
磁界に引かれて磁気吸着層としてスリーブ外周面
に保持されてスリーブと共に回動し、途中プレー
ド１８でその層厚が規制されて整層化され、その
トナー整層面がスリーブの回動でベルト裏面光像
露光部位Ａに対応するベルト表面部に接触通過す
る。 ベルト４側の導電層４２と現像スリーブ１６間
には直流バイアスを印加させてあり、Ｅはその電
源を示す。 而して画像表示はベルト４及び現像装置１３の
駆動がなされた状態においてベルト４の裏面側の
露光部位Ａに光像露光が開始されると後述の原理
によりベルト表面側に現像スリーブ１６側の導電
性トナーが選択的に付着して露光像に対応したト
ナー像が形成される。トナー画像の形成されたベ
ルト表面は画像覗き窓２の範囲内に回動位置して
一旦停止する。これにより窓２部に画像表示がな
される。所定の一定時間経過後、又はベルト再回
動釦操作でベルト４は再回動し次の表示画像が窓
２部に移動し、ベルトの一時停止・画像表示がな
される。この繰り返しにより画像の順次表示がな
される。 画像表示が終了しその後のベルト回動で再び現
像装置１３部位に至つたベルト表面の表示済みト
ナー画像は現像装置の現像兼クリーニング作用で
ベルト表面から除去されて現像装置側へ回収され
る。トナー画像の除去されたベルト表面には引続
いて露光部位Ａにおける光像露光パターンに対応
したトナー画像が順次に形成されそのトナー画像
がベルト４の回動に伴ない表示窓２部へ移行す
る。 全面光照射用ランプ１４は光像露光部位Ａを通
過して表面側にトナー画像の形成されたベルト裏
面側を幅方向一様に光照射することによりベルト
４の光導電体４４内部の電気的状態を各部一様化
させるために配設したものである。 上記のベルト表面に対するトナー画像の形成は
無帯電で、光像露光と同時になされるもので、第
３図と第４図によりその原理を説明する。尚、こ
こでは説明の便宜上、ベルト４の光導電体層４４
はＮ型であり、又導電層４２には負、現像スリー
ブ１６には正のバイアスを印加したものとする。 ベルト裏面の光像露光部位Ａにおいて露光明部
（Ａ（Ｌ）、第３図）の光は透明基体層４３を透過
して光導電体層４４に入射する。光入射を受けた
光導電体層４４部分は電子―正孔対が発生しその
うちの電子ｅがベルト導電層一負、現像スリーブ
正のバイアスに引かれて光導電体層４４の表面側
へ向つて移動する。これに伴ない、ベルト裏面の
光像露光部位Ａ（Ｌ）に対応するベルト表面部位
に接触通過する現像スリーブ１６側のトナー層表
層部の導電性トナーに上記移動した電子ｅと対向
電荷となる正電荷が誘起される。そしてその電子
ｅと正電荷誘起トナー間のクーロン力でその正電
荷誘起トナーが現像スリーブ１６側からベルト表
面側へ付着（Ta）する。その付着トナー（Ta）
の正電荷はその後短時間のうちに光導電体層４４
の表面部の電子ｅと中和して消滅する。 一方露光暗部（Ａ（Ｄ）、第４図）ではベルト４
の導電層４２と現像スリーブ１６間のバイアス
と、導電層４２と現像スリーブ１６側の導電性ト
ナー層間のキヤパシタンスにより導電層部分と導
電性トナー層の表層トナーに夫々正・負の電荷が
誘起されるものの、これらの間に作用するクーロ
ン力は弱くそのためベルト４の表面に対するトナ
ーの付着はほとんど生じない。 従つてベルト４の光導電体層４４面の帯電処理
なしで光像露光と同時的に光像露光の露光明部に
対応する光導電体層表面部分のみに選択的にトナ
ーが付着（Ta）してトナー画像の形成がなされ
るものである。 又表示を終えて現像装置１３部へ回動してきた
トナー画像は現像スリーブ１６側の保持トナー層
による摺擦を受けることにより容易にベルト表面
から除去されてスリーブの保持トナー層内に取り
込まれて回収され、トナー画像の形成に繰り返し
使用される。 上記のように表示画像を光導電体を利用した像
担持体面にトナー像として形成して画像表示する
方式のものは例えばCRTデイスクプレイ装置や
液晶利用のデイスクプレイ装置よりも解像性がよ
い、静止画像でちらつきがないので、又液晶デイ
スクプレイのような角度依存性も小さいことから
画像が見易く目疲れが少ない、表示画像の必要な
ものについてはベルト面に形成されたトナー像を
複写紙面に転写する機構を付加することにより容
易にハードコピーを得ることができる等の利点を
有する。特に上記例のように無帯電・露光同時ト
ナー画像形成方式で、且つ現像とクリーニングを
兼用させたものは装置構成が極めて簡単なものと
なり実用性に富むものである。 尚、光像露光装置１０としては上記例のレーザ
ビームスキヤニング方式の他にもLEDアレイ装
置・液晶・PLZTや白色光等を選択的に透過させ
る各種シヤツタアレイ等も利用できる。またＸ線
を利用した露光装置であつてもよい。この場合は
ベルト４の基体層４３は可視光透過性でなくとも
Ｘ線透過性であればよい。又、本発明で用いる像
担持体は、前述の光導電体層４４の上に表面層
（図示せず）を、又、光導電体層４４の上に中間
層（図示せず）そして表面層を順次積層して形成
することができる。中間層はポリアミド、ポリビ
ニルアルコール、カゼイン、アイオノマー樹脂、
エチレン―アクリル酸共重合体などにより形成さ
れる。また酸化チタンや酸化亜鉛などを含有する
こともできる。一方、表面層は、酸化チタン、酸
化亜鉛や酸化錫などの白色顔料や適当な白色染料
と適当なバインダー樹脂中に含有させた前述のシ
リカ粉末を有する塗工液を光導電体層４４又は中
間層上に塗布することによつて形成できる。表面
層のバインダー樹脂として、例えばポリメチルメ
タクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、フエノー
ル樹脂、ポリアミド樹脂、アルキツド変性シリコ
ーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、などがあ
げられる。 前述のシリカ粉末の含有量は、前述のバインダ
ー樹脂100重量部に対して、１〜150重量部、好ま
しくは10〜50重量部である。又、分散法としては
ホモジナイザー、ボールミル等一般的に用いられ
る分散法で目的は達成される。 以上に説明した表示装置は、像担持体に光導電
層を用いた例であるが、他に光以外の信号入力方
式としてピン電極を用いて、誘導体層に静電荷像
を設けトナー像化する方法、或は磁性トナーを用
いて磁化容易スタイラスに電流信号を入力して、
磁性トナー像を形成する方法等も同様に適用でき
る。従つて以下に示す実施例に限られる事ではな
い。 実施例 １ 次に示す工程により、光導電性像担持ベルト
（第２図参照）を作製した。 本実施例での像担持ベルトは三層構成からな
り、即ち透明導性ベースフイルム上に光導電体
層、中間層及び表面層を塗工して成る。透明導電
性ベースフイルムは、ダイセル化学工業(株)製商品
名CELEC―KECを用いた。又、光導電体層塗工
液、中間層塗工液及び表面層塗工液は以下の調整
を行つて得た。 １ 光導電体層塗工液 Cu及びInをドーブして半導体レーザー
（820nm）に感度を有すCdS粉体100重量部及び
平均分子量10000のポリブチルメタクリレート
７重量部をメチルエチルケトンで分散液とし、
ロールミルで混練して塗工液とした。 ２ 中間層塗工液 TiO₂顔料37.5重量部、エチレン・アクリル
酸共重合体水溶液（製鉄化学工業(株)；商品名ザ
イクセン―Ａ、固形分濃度25wt％）150重量部
を水36重量部、エタノール27重量部と共に磁製
ボールミルに入れ、40時間分散して塗工液とし
た。 ３ 表面層塗工液 TiO₂顔料30重量部、アルキツド変性シリコ
ーン樹脂（信越化学工業(株)製；KR―201；不
揮発分濃度50wt％）20重量部及び有機溶媒分
散型シリカ粉末（触媒化成工業(株)製：OSCAP
―3102）５重量部にキシレンを加えて固形分比
30重量パーセントの溶液で磁製ボールミルによ
り40時間分散して塗工液とした。 TiO₂顔料は画像表示面の白色度を増すためと、
中間層、表面層の電気抵抗を調節する目的で添加
した。 こうして調整した塗工液を前記透明導電性ベー
スフイルム上に、先ず光導電体層を乾燥膜厚70ミ
クロンとし、次いで中間層を乾燥膜厚２ミクロン
とし、さらに表面層を乾燥膜厚15ミクロンとなる
様に順次ロールコーターで塗布して像担持ベルト
を得た。該ベルトを第１図に示す画像表示装置に
懸架駆動して画像表示を繰り返し行なつた。この
時使用したトナーはポリメチルメタクリレート樹
脂40重量部とマグネタイト60重量部を溶融混練後
粉砕し且つ熱気流中で表面に導電性カーボン微粉
末を付着させた導電性磁性トナーである。この繰
り返し画像表示による像担持体表面の汚れを反射
濃度計で測定した。像担持体の初期濃度は0.18、
１万回繰り返し後のベース濃度は0.20であつた。
この像担持体は繰り返し表示に対してベース汚れ
がなく鮮明な画像が得られるものであつた。 比較例 １ 実施例１で用いた有機溶媒分散シリカ粉末（触
媒化成工業(株)製：OSCAP―3102）を除いたほか
は実施例１と同様の方法で像担持ベルトを得た。 この像担持ベルトを実施例１と同様に繰り返し
画像表示に対するベース汚染を測定した。初期濃
度0.18、１万回繰り返し後のベース濃度は0.32で
あり、又、傷の発生による表面の荒れが認められ
望ましいものではなかつた。 実施例 ２〜５ 実施例１で表面層のバインダ樹脂に用いたアル
キツド変性シリコンの代りに第１表に示した樹脂
を用いて、実施例１と同様に像担持ベルトを作製
した。各々の像担持ベルトを実施例１と同様に繰
り返し表示におけるベース汚染を測定しその結果
を第１表に示す。

【表】

【表】 以上の結果の様にベース汚染が少なく耐久性に
優れているものであつた。 因みに、これらの樹脂を用いて、比較例１の方
法で、即ち、有機溶媒分散型シリカ粉末を除いた
塗工液により得た像担持ベルトでは、いずれも繰
り返し耐久に対してベース濃度の増加が大きく好
ましくない結果であつた。 実施例 ６ 像担持ベルトとしてポリエステルフイルム上に
CrO₂薄膜を設け、磁気テープ上に実施例１に示
した表面層を乾燥膜厚10ミクロンに塗工したもの
を作成した。 該ベルトを用いた作像工程は第１図に示した装
置と同様な構成にした、但しレーザスキヤナーの
代りに現像ステーシヨンＡの前に磁気ヘツドを付
備して、バーコード状のパターン信号を入力して
磁化潜像を作成した。又、第２図の現像機におい
て、回転スリーブ１６に内蔵した固定マグネツト
ロールは現像部位の着磁を行わないものを用い
た。これは磁気潜像を乱さない事を目的としたも
のである。この装置で作製したトナー像は、
OCRヘツドで十分読み出せるコントラトを有し
ていた。又、消去工程は像担持ベルトの背面より
熱的にクウエンチして行つた。この構成におい
て、像担持ベルトは繰り返し作像に対して、常に
安定なOCR読み出し信号が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は表示装置の一例の極く概略の構成図
で、第２図はその現像装置部分の拡大断面図で、
第３図は露光明部部分の像形成原理を示す模式図
で、第４図は露光暗部部分の像形成原理を示す模
式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 繰り返し使用する像担持体を内蔵した表示装
   置であつて、該像担持体表面上に信号情報に対応
   したトナー像を直接形成し、画像表示する装置に
   於て、上記像担持体のトナー像形成表面層が、各
   粒子の表面が疎水化されることにより有機溶媒中
   に一次粒子のままコロイド次元で透明に分散する
   有機溶媒分散型シリカおよびバインダ樹脂を含有
   させた塗布液を塗布することによつて形成された
   ことを特徴とする表示装置。