JPH0525090B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶素子を利用して静電潜像を可視
化する装置に関する。

画像読取り装置、電子計算機等から直接出力さ
れ、あるいは磁気テープやマイクロフイルム等に
蓄積記憶された画像情報が、静電潜像として出力
されることが往々あり、このような静電潜像を可
視化する必要が大であることは言うまでもない。

従来より、電子写真記録あるいは静電記録とし
て、電子写真感光体あるいは静電記録媒体上に静
電潜像を形成し、これをトナーによつて現像し
て、可視化された画像を得る方法が良く知られて
いる。

上記の方法による画像記録方法は、現存する記
録方法のうち、最も高解像、良画質が得られるも
のであり、複写機、LBP（レーザビームプリン
タ）あるいは静電プリンタ等に使用されている。

しかしながら前記の可視化方法は、粉体現像剤
あるいは液体現像剤を静電潜像記録媒体に付着さ
せるものであり、上記静電潜像記録媒体を繰り返
し使用する場合には前記現像剤の付着あるいは現
像剤の清掃過程において前記媒体の摩耗、劣化等
により、その寿命を短いものにしていた。

また、静電記録紙等の使い捨ての可視像担持体
に直接静電潜像を記録する場合においては、特に
ハードコピーを必要とせずソフトコピーのみ必要
な場合にも、結果として可視化のみのために記録
紙を浪費することになる。

本発明は、上述した電子写真記録あるいは静電
記録等による高画質性を生かし、更に静電潜像形
成媒体の摩耗や劣化の少ない静電潜像の可視化装
置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的で研究した結果、上記
した電子写真記録等における問題点の多くは、可
視化のために静電潜像形成媒体上で粉体現像が行
なわれることに起因することに着目した。しかし
て、静電潜像の可視化に際しては必ずしもハード
コピーが必要でない場合もあること、ならびに上
記方法により形成される静電潜像の電位は500V
前後にも達し、これを効果的に利用すれば液晶表
示の駆動が充分可能であることを知見した。本発
明の静電潜像可視化装置は、このような知見に基
づくものであり、より詳しくは、電極を設けた第
１の基板、該第１の基板に対して所定間隔をおい
て対向配置した第２の基板及び該第１と第２の基
板との間に配置され、印加電圧の極性に応じて互
いに異なる第１の配向状態と第２の配向状態を生
じる強誘電性液晶を備えた液晶セル、前記第２の
基板に近接対向させて配置した静電潜像担持体、
前記強誘電性液晶の配向状態が一様に第１の配向
状態を生じるのに十分な一方極性電圧を、該強誘
電性液晶に印加する第１の手段、前記強誘電性液
晶の配向状態を潜像に応じて第２の配向状態に反
転させるのに十分な他方極性電圧が該強誘電性液
晶に印加される様に、前記静電潜像担持体に潜像
を形成する第２の手段、並びに前記強誘電性液晶
にバイアス電圧を印加する第３の手段を有するこ
とを特徴とするものである。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施例につ
いて更に詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかる静電潜像
可視化装置の模式側面図である。すなわち、前面
を開口した外装箱１内には、一対の駆動ローラ２
ａおよび２ｂに掛け回されたベルト状の潜像担持
体３が配置され、その非表示位置（第１図に点線
で示す）から若干離間して前面には、液晶セル
（素子）４が配置され、表示部Ａを与える。また
ベルト状に掛け回された潜像担持体３の裏側には
その延長部に沿つて、除電部５および潜像形成部
６が配置されている。また、液晶セル４と対向す
る位置にある潜像担持体３の上下端近傍位置の液
晶セルと逆側には、一対の押付ローラ７ａおよび
７ｂが配されている。

潜像担持体３の材質は潜像形成の方法により選
択される。潜像形成は種々の方法が可能であり、
たとえば潜像担持体３として光導電層を有した感
光体を用いる従来の電子写真における潜像形成方
法が、あるいは静電記録紙等の電荷保持能力を有
したものを用いて従来の静電記録における潜像形
成方法が適用し得る。潜像形成部６において潜像
の形成された潜像担持体３は、駆動ローラ２ａ，
２ｂの矢示方向の回転により、表示部Ａないし液
晶素子４との対向位置へ導かれる。この位置で潜
像担持体３の潜像担持面は停止し、押しつけロー
ラ７ａ，７ｂにより液晶セル４に密着される。

第２図に表示部における潜像担持体３および液
晶セル４の積層構成例を示す。

すなわち潜像担持体３は、導電性基体３１の一
面上に潜像記録体３２の層を形成してなる。一
方、液晶セル４は、一対の平行基板４１ａおよび
４１ｂの間に液晶の層４２を挟持させてなる。一
対の基板のうち、表示面Ａ側の基板４１ａはガラ
ス板等の透明材料からなり、その液晶層４２側に
は、SnO₂，In₂O₃，ITO（インジウム−すず複合
酸化等）からなる透明電極４３が設けられてお
り、これは更に記録画像消去ならびに書込用のバ
イアス電源Ｅに接続されている。また基板４１ａ
の更に前面には、液晶の駆動モードに応じて、直
線偏光子４４が設けられている。基板４１ｂは、
透明あるいは非透明材料であり得、その液晶層４
２側には、液晶セルの反射モードで使用するため
に必要に応じて誘電ミラー４５が挿入されてい
る。この誘電ミラーは、たとえば吸収が零に近い
誘電体多層膜を真空蒸着に形成することにより得
られるものである。

また、基板４１ａ，４１ｂの液晶層４２と接触
する最内面に位置する透面電極４３、誘電ミラー
４５等には、必要に応じて、SiO蒸着、布等によ
るラビング、配向剤の塗布等により配向制御処理
を行つてもよい。

次に、本発明の装置による静電潜像の可視化工
程を第３図以降の図面を参照して説明する。

まず第３図に示す様に、たとえば潜像記録体３
２上に正の静電潜像が形成されている場合は、図
中矢示する方向の電界１５ａが液晶層４２に作用
する。本発明の装置では、このような静電潜像の
もたらす電界あるいは電界への寄与により液晶層
４２内の液晶の配向変化をもたらし、これにより
静電潜像の可視化を行う。したがつて、使用する
液晶としては、カイラルスメクチツク液晶等の強
誘電性液晶が好適に用いられる。かかる強誘電性
液晶は、他の、たとえばTN（ツイステツドネマ
チツク）液晶等に比べ格段に速い応答速度を有す
るだけでなく、直流電界により駆動され且つメモ
リー性があるため、ソフトコピー、すなわち液晶
表示像を表示しながら、電子写真記録等のハード
コピーを得ることができる。

強誘電性液晶の詳細な動作については、Ap−
plied Physics Lettrs 36（11）１，June，1980
「Submicrosecond Bistable Electrooptic
Switching in Liquid Crystals」等の多くの報告
があり、ここにはその動作については簡単に述べ
る。

第４図ａにおいて、１６は強誘電性液晶分子
（例えば、カイラルスメクテイツク液晶）であり、
図に示す様な細長い分子で、その長軸方向と短軸
方向とで屈折率異方性を示す。この液晶において
特徴的なことは、図中に示した矢印１７、あるい
は１８の様な互いに2θの角度をなす方向の電界の
印加に対して、それが一定の閾値以上であれば、
それぞれ分子の配向方向が変わることである。す
なわち一例としては第４図ｂに示す様に前述の○×
で表わす方向１７の電界に対する分子の配向方向
１６ａとで表わす方向１８の電界に対する分子
配向方向１６ｂが角度2θをなす。またこの電界を
与えることによる分子の配向変化の応答の素速い
こともこの液晶の特徴であり、その応答速度は数
μsecの高速性も得られる。この液晶を挟持した液
晶セルの両側に対して、例えば方向の電界によ
る分子の配向方向と平行に偏光方向を有するポラ
ライザ１９およびクロスニコルの配置となるよう
にアナライザ２０をセツトした場合、セル内の分
子配向方向が方向の電界による配向方向である
場合には、入射光に対して複屈折がおこらないた
めにアナライザで光がカツトされ光を透過せず、
一方○×方向の電界による配向方向である場合には
複屈折の作用により光が透過する状態が得られ
る。

またこの様な強誘電性液晶を用いることの利点
としては、液晶分子の配向が双安定性を有するこ
とである。この点を第４図ｂによつて更に説明す
ると、電界１７を印加すると、液晶分子は、１６
ａの如く、配向するが、この状態は電界を切つて
も安定である。又、逆向きの電界１８を印加する
と、液晶分子は、１６ｂの如く向きを変えるが、
やはり電界を切つてもこの状態に留つている。こ
のような双安定性が、有効に実現されるにはセル
としては出来るだけ薄い方が好しい。

次に上記した様な強誘電性液晶を用いた場合の
本発明装置による潜像可視化の一例を説明する。

まず第５図ａ１に示す様に、潜像の形成されて
いない潜像担持体３を液晶セルに密着させ、電源
Ｅにより透明電極４３と導電性基体３１との間に
一様に１５ｂ方向の電圧を印加する。この様な方
向の電界により液晶分子は、例えば第５図ａ２に
１６ａで示すように一様に配向する。但し、この
場合電源Ｅによつて液晶分子に実質作用させる電
界の大きさは液晶分子が配向変化をする閾値以上
になる様にする。

この後、潜像担持体３を第１図に示した押しつ
けローラ７ａ，７ｂの解除により、液晶セル４よ
り引き離し、また液晶４２に印加している電圧を
取り除いても前述した様に液晶分子は１６ｂで示
した状態を保つ。

次にたとえば正の静電潜像の形成された潜像担
持面を表示部Ａに送り前記押しつけローラ７ａ，
７ｂにより液晶セル４に密着させることにより第
５図ｂ１に示す様に潜像担持部においては潜像に
より、液晶層８には矢示１５ａ方向の電界が作用
する。

この時、液晶層４２に作用する電圧は、配向変
化が起こる閾値電圧以上あるいは以下であり、こ
の大きさは形成する静電潜像の電位ならびに基板
４１ｂを通じての電圧低下によつて決まる。

液晶層４２に作用する電圧が閾値以上である様
にすると潜像部分に対応する液晶分子は第５図ｂ
２に示す１６ａの方向に配向変化する。一方前記
閾値に達していない部分は液晶分子は１６ｂの配
向のままである。

また第５図ｃ１に示す様に、電源Ｅより液晶層
にバイアス電圧を印加することができる。すなわ
ち液晶分子が１６ａの方向に配向変化する閾値よ
り幾分小さくなる様に、バイアス電圧を１５ａの
方向に印加することにより、潜像部分に対応する
液晶層に作用する電界は閾値を越え、１６ａの方
向に配向変化する。

この様に液晶層にバイアス電圧を印加すること
は実際上非常に有効である。なぜならば前記静電
潜像と透明電極４３との間には液晶層４２の他に
基板４１ｂを含み、この基板４１ｂは強度の面か
らも100μm程度の厚みが必要であり、これに対し
て、液晶層の厚みは0.5μm〜10μm程度と薄くす
るため基板４１ｂによる電圧低下が起り得るから
である。したがつて、上述の様にバイアス電圧を
印加することにより、基板４１ｂにおける電圧低
下を補償すれば静電潜像の与える電圧の寄与分と
合計によつて閾値以上の電圧を液晶層４２に印加
することが容易になるからである。

またこの場合、潜像担持面を液晶セルに密着さ
せてのちに上記バイアス電圧を印加するようにす
ることにより密着動作中に起こりうる像ボケ等の
弊害を全て排除することができ更に有効である。

正の静電潜像による前記液晶セルに画像を書き
込むためにはまた第６図ａ，ｂに示す様にしても
良い。

すなわち第６図ａ１に示す様に潜像の形成され
ていない潜像担持体３を液晶セルに密着させ、電
源Ｅにより透明電極４３と導電基体３との間に一
様に閾値以上の１５ａ方向の電圧を印加する。こ
のような方向の電圧により液晶分子は１６ａ方向
に一様に配向する。

次に第１図に示した押しつけローラ７ａ，７ｂ
を解除し、正の静電潜像の形成された潜像担持面
を表示部Ａに送り再び押しつけローラ７ａ，７ｂ
により液晶セル４に密着させる。この後、電源Ｅ
により閾値以上のバイアス電圧を、第６図ｂ１に
示す様に１５ｂ方向に印加する。この時、バイア
ス電圧をうまく選ぶことにより静電潜像形成部分
においては、バイアス電圧が減殺されて液晶分子
に印加される電圧は閾値以下である様にすること
が出来るため、この部分においては液晶分子は１
６ａのままであり、この部分以外においてはバイ
アス電圧１５ｂにより１６ｂで示す方向に分子が
配列する。

以上、正の静電潜像により液晶分子の配向変化
を起す場合について述べたが、負の潜像によつて
も前記した電源Ｅにより印加する電圧の方向をそ
れぞれ逆にすることによりほぼ同様に実施可能な
ことは明らかである。

以上の様にして液晶層８として強誘電性液晶を
用い、静電潜像により液晶の配向変化を得ること
が出来るが、これを視認できるようにするために
は偏光子１２の偏光方向を適当に定めればよい。
１例として、偏光方向を第５図あるいは第６図の
配向方向１６ｂと平行あるいは垂直に配置するこ
とにより、液晶の配向方向が１６ｂの様である場
合に明るく、また１６ａである場合に暗く見える
状態にすることができる。

この様なセル構成において最も画像のコントラ
ストを良くするためには、第４図ｂにおける2θが
ほぼ45°である液晶を用いるとともに液晶層の厚
みを適当に選ぶ。

次に第７図において本発明の静電潜像の可視化
装置の応用に１具体例を示す。この第７図の装置
は、潜像転写ドラム２１を有し、潜像担持体３上
の静電潜像を、一旦このドラムに転写する機能を
有する。この潜像転写ドラムの周囲には、トナー
現像器２２、たとえば普通紙２６に転写ドラム上
のトナー像を転写するための転写帯電器２３、ク
リーナ２４および除電手段２５が順次配されてい
る。

まず静電潜像の形成されていない潜像担持面を
押しつけローラ７ａ，７ｂにより液晶セル４に押
しつけ、前述の方法により画像の一様消去を行な
う。次に押しつけローラ７ａ，７ｂを解除し、矢
示方向にローラ２ａ，２ｂを駆動して潜像担持体
３を回動させつつ潜像形成手段６により静電潜像
を形成させ、潜像形成面が表示部Ａの位置にきた
時に潜像担持体３の回動を停止し、押しつけロー
ラ７ａ，７ｂにより液晶セルに潜像を押しつけ
る。この時前述した様に液晶セル面において潜像
が可視化される。ここで、その画像のハードコピ
ーが必要な場合には押しつけローラ７ａ，７ｂを
解除して後、潜像形成面を潜像転写ドラムの１に
送り該ドラムに潜像を転写してトナー現像器２２
でトナー現像し、更に普通紙２６に転写して定着
器２７により定着し、排紙トレイ２８に排紙す
る。

この間、前述の強誘電性液晶を用いた場合の様
に、液晶素子自体がメモリー性を有するものであ
る場合、ハードコピー作成中の画像を表示したま
まにすることが出来る。

以上説明した様に、本発明は、ハードコピーを
得ることができる静電潜像担持体上の潜像電位を
液晶セルの駆動に利用するものであり、ハードコ
ピー作成を可及的に減少させ、ハードコピー作成
に伴う静電潜像の劣化を防止した合理的な静電潜
像の可視化装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の実施例の模式側面図；
第２図は第１図の装置の表示部における潜像担持
体と液晶セルの積層断面図；第３図、第５図ａ
１、第５図ｂ１、第５図ｃ１、第６図ａ１、第６
図ｂ１は、それぞれ本発明における静電潜像電位
と外部電源との相互作用による液晶層への電界付
与状態を示す模式断面図、第５図ａ２、第５図ｂ
２、第５図ｃ２、第６図ａ２、第６図ｂ２は、そ
れぞれ上記電界に対応する液晶分子の配向方向を
示す模式説明図、第４図ａ，ｂは、強誘電性液晶
の電界印加による配向方向の変化ならびに双安定
性の模式説明図；第７図は本発明装置の他の実施
例の模式側面図；である。 ３……静電潜像担持体、３１……導電性基体、
３２……潜像記録体、４……液晶セル（素子）、
４１ａ……透明基板、４１bb……基板、４２…
…液晶、４３……透明電極、４４……直線偏光
板、４５……誘電ミラー、５……除電手段、６…
…潜像形成部、７ａ，７ｂ……押付けローラ、１
５ａ，１５ｂ，１７，１８……液晶への電界印加
方向、１６ａ，１６ｂ……液晶分子の配向方向、
Ａ……表示部、Ｅ……外部電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極を設けた第１の基板、該第１の基板に対
   して所定間隔をおいて対向配置した第２の基板及
   び該第１と第２の基板との間に配置され、印加電
   圧の極性に応じて互いに異なる第１の配向状態と
   第２の配向状態を生じる強誘電性液晶を備えた液
   晶セル、 前記第２の基板に近接対向させて配置した静電
   潜像担持体、 前記強誘電性液晶の配向状態が一様に第１の配
   向状態を生じるのに十分な一方極性電圧を、該強
   誘電性液晶に印加する第１の手段、 前記強誘電性液晶の配向状態を潜像に応じて第
   ２の配向状態に反転させるのに十分な他方極性電
   圧が該強誘電性液晶に印加される様に、前記静電
   潜像担持体に潜像を形成する第２の手段、並びに 前記強誘電性液晶にバイアス電圧を印加する第
   ３の手段 を有することを特徴とする静電潜像可視化装置。