JPH0475498B2 - - 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画像表示（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、画像表示を行なう装置
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
於て、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ーに要
求される表示画面は高微細な静止画像であり、
CRTや液晶はフリツカー或は、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、
光導電体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）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。 いづれにせよ、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、トナー画像による表示装置の問題点は、
同一担持体を繰り返し使用するうちに、像担持体
表面に多数のキズが発生し、画像欠陥やキズへの
トナーの埋め込み等によつて汚れが増加し、著し
く画質を低下させる傾向にある。即ち、この方式
での表示は情報信号をレーザービーム等の光或い
は電圧や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な
うものである。従つて、像担持体表示表面のキズ
あるいはキズへのトナーの埋め込みによる汚染は
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
像担持体表面の耐擦傷性を改良するものである。
汚染の発生はトナー、像担持表面および作画、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硬度に着目して、検
討した結果表面がある一定の硬度以上にあれば、
繰り返し画像表示回数に対して、像担持体表面の
キズに帰因した汚染の程度が著しく軽減される事
を見いだした。 従つて、本発明の目的は、高精密且つ高信頼性
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、高耐擦傷性の像担持体
を提供する事にある。 即ち、本発明は、像担持体表面にトナー画像を
繰り返し形成する表示装置において、該像担持体
が、透明基体層及び光導電体層を有し、トナーを
光導電体層に接触させた状態で光像露光を透明基
体側から該接触部位に行なうことにより画像を形
成する表示装置であつて、該像担持体のトナー画
像形成側表面が鉛筆硬度でＦ以上の硬度を有する
ことを特徴とする表示装置である。 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に用いた方式
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、一般式にガラス板
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の回転により矢印
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・fθ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次位に配設した全
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ブ
レード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、途中ブレード
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於てベルト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
部に移行し、ベルトの一時停止・画像表示がなさ
れる。この繰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に於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と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１
６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に於て露光明部
（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−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側のトナー層表面部の
導電性トナーに上記移動した電子ｅと対向電極と
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デイスプレイ装置や液
晶利用のデイス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、又液晶デイスプ
レイのように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。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、前述の像担持体層４４の上に表面平滑層
（図示せず）を形成することができる。この表面
平滑層は、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を適当なバインダ、例
えばポリメチルメタクリレート樹脂、アクリルポ
リオール樹脂、ウレタン変性ポリブタジエン樹
脂、飽和ポリエステル樹脂、アクリル変性シリコ
ーン、アルキツド変性シリコーン、ポリエーテル
サルホン、スチレン−メチルメタクリレート共重
合体などに分散させて得た分散液を光導電体層４
４の上に塗布することによつて形成することがで
きる。 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。 これらのトナー像を用いた画像表示装置に於て
は、繰り返し使用するうちに、像担持体表面に多
数のキズが発生し、画像欠陥やキズへのトナーの
埋め込み等によつて汚れが増加し、著しく画質が
低下する傾向にある。像担持体表面のキズの発生
因子は色々考えられるが、その一因子として、像
担持体表面の硬度に関して検討した結果、少なく
とも像担持体表面の鉛筆硬度がある一定値以上で
ある場合、キズによる画質低下が生じないことを
見いだした。 即ち、JIS（日本工業規格）試験法規格Ｋ−5400
により測定した鉛筆硬度がＦ以上であることが、
キズの発生による画像欠陥やトナー汚染を防ぐた
めに必要であることが判明した。 詳細には実施例１で述べるが、第１図に示した
表示装置を用いて鉛筆硬度の異なる２種類の像担
持ベルトについて、繰り返し使用回数と画質につ
いて検討した。 作製したベルトの鉛筆硬度は(A)2H（第５図中の
曲線Ａに対応）および(B)Ｂ（第５図中の曲線Ｂに
対応）であつた。この時使用したトナーはメチル
メタクリレート樹脂40重量部とマグネタイト60重
量部と溶融混練後、粉砕し、且つ熱気流中で表面
に導電性カーボン微粉を付着させた導電性磁性ト
ナーである。 各々のベルトについてのベース濃度の変化を反
射濃度計で測定し、第５図に最大値、最小値をそ
れぞれプロツトし、平均値を曲線で結んだ。又、
目視による観察において、ベルト(B)は繰り返し初
期においては全体的な汚れの増加がみられ、使用
回数2000回程度から画像のがさつきとベルトの搬
送方向にうすい黒すじが出はじめ、その後黒すじ
が明確にかつ全体に広がる傾向にあつた。ベルト
(A)においては、この様な黒すじは認められなかつ
た。 第５図と目視による結果から明確な様に鉛筆硬
度が2Hのベルト(A)は画質の低下はわずかである
が、鉛筆硬度がＢのベルト(B)は画質低下が著しく
実用に向かないものであつた。 この結果から考察すると、先に画像の表示原理
で説明した様に、像担持体表面は現像装置で導電
性磁性トナー画と接触通過している。ベルト(B)の
様に鉛筆硬度の低い像担持体表面は、トナーとの
接触によるキズが発生し易く又、そのキズによつ
て消去できないトナー汚染が蓄積し、ベース濃度
の増加、画像のがさつきおよび搬送方向にそつた
黒すじなどの画質低下が起こると判断出来る。 従つて、鉛筆硬度の異なるサンプルを各種作製
し、ベース濃度変化、黒すじの発生を検討するこ
とにより、適正硬度を比較することが可能であ
る。その結果、鉛筆硬度Ｆ以上にすることが必要
であつた。 以上の説明から明らかであるが本発明はトナー
像を作成して画像表示を行なう装置に於て、画像
品質を安定に保つためには、像担持体表面は少な
くとも請求範囲に示す鉛筆硬度Ｆ以上が必要であ
る事を見いだした事に依る。 この結果は、像担持体表面とトナー現像にのみ
関連する事であり、作像方式に依らず、全ての表
示装置に有効であると言える。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、光導電性像担持体ベルト
（第２図参照）、本実施例での像担持ベルトは、二
層構造からなり、即ち透明導電性ベースフイルム
上に光導電体層およ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、および表面層塗工液は
以下の調整を行なつて得た。 １ 光導電体層塗工液 CuおよびInをドープして半導体レーザー
（820nm）に感度を有すCdS粉体100重量部およ
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 表面層塗工液 TiO₂顔料30重量部、アクリルポリオール
（日立化成工業(株)製ヒタロイド3340）44重量部
をキシレンを加え固形分比30重量パーセントの
溶液をサンドミル分散液（2000rpm）で20時間
分散し、この液にイソシアネートプレポリマー
（武田薬品工業(株)製タケネートＤ−110N）６重
量を加え塗工液とした。TiO₂顔料は画像表示
面の白色度を増すためと、表面層の電気抵抗を
調節する目的で添加した。 該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
クロンに、次いで表面層を乾燥膜厚15ミクロン
となる様に各々ロールコーダで塗布して像担持
ベルトを得た。 この像担持ベルトをJIS試験法規格Ｋ−5400
により鉛筆硬度を測定した。鉛筆硬度2Hであ
つた。 該ベルトを第１図に示す画像表示装置に懸架
駆動して、前述の方法で画像表示を繰り返し行
なつた。用いたトナー粉体は、既述した方法で
作成したものを用いた。 この像担持ベルトは第５図Ａに示す様に繰り
返し表示においても画質低下のないものであつ
た。 比較例 １ 実施例１で作製した光導電体層上に下記表面層
塗工液により乾燥膜厚５ミクロンの表面層を形成
した。 （表面層塗工液） TiO₂顔料40重量部、共重合体ナイロン（東レ
(株)CM−8000）30重量部をエチルアルコールにて
固形分比20重量パーセントの液を調整した。この
溶液をボールポツトを用いて５時間分散して塗工
液とした。 この像担持ベルトの鉛筆硬度はＢであつた。こ
のベルトの繰り返し使用に対するベース濃度は第
５図Ｂに示す様に望ましいものでなかつた。 実施例 ２ 実施例１で作製した光導電体層上に、下記表面
層塗工液により乾燥膜厚15ミクロンの表面層を形
成した。 （表面層塗工液） TiO₂顔料40重量部、ウレタン変性ポリブタジ
エン樹脂（日本曹達(株)製TP−1001）30重量部を
酢酸ブチルにより固形分比35重量パーセントの液
を調整した。この溶液をサンドミル分散機
（2000rpm）で５時間分散して塗工液とした。 この像担持ベルトの鉛筆硬度はＦであつた。 実施例１と同様の方法で繰り返しにおけるベー
ス濃度の変化と画質をみた。繰り返し回数5000回
におけるベース濃度の変化は0.05であり、黒すじ
などの画質の低下も認められなかつた。 実施例 ３〜８ 実施例１で成した光導電体層上に、実施例２で
用いたウレタン変性ポリブタジエンおよび酢酸ブ
チルの代りに第１表に示す樹脂と溶媒を用いて実
施例２と同様に表面層を形成した。各々のベルト
の鉛筆硬度と繰り返し使用におけるベース濃度変
化を第１表に示す。

【表】 比較例 ２〜３ 実施例１で作成した光導電体層上に、実施例２
で用いたウレタン性ポリブタジエンおよび酢酸ブ
チルの代りに第２表に示す樹脂と溶媒を用いて実
施例２と同様に表面層を形成した。各々のベルト
の鉛筆硬度と繰り返し使用におけるベース濃度変
化を第２表に示す。

【表】 実施例 ９ 像担持ベルトとしてポリエステルフイルム上に
CrO₂薄膜を設けた磁気テープ上に実施例１に示
した表面平滑化層を乾燥膜厚10ミクロンに塗工し
たものを作成した。この像担持ベルトの表面硬度
は実施例１と同様であつた。 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図の現像機に於
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なわないものを用い
た。これは磁気現像装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ストを有
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なつた。この構成に於
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図は露光暗部分の像形成原理を示す模式
図である。第５図は、像担持体を繰り返し使用し
た時のベース濃度変化を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 像担持体表面にトナー画像を繰り返し形成す
   る表示装置において、該像担持体が、透明基体層
   及び光導電体層を有し、トナーを光導電体層に接
   触させた状態で光像露光を透明基体側から該接触
   部位に行なうことにより画像を形成する表示装置
   であつて、該像担持体のトナー画像形成側表面が
   鉛筆硬度でＦ以上の硬度を有することを特徴とす
   る表示装置。