JPS59228258A - 表示装置 - 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】 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ィルムに蓄積記憶さ
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
は複写機オフィスオートメーショ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
ィスプレイ）装置に関する。

切 更に詳しくは、表示画像として、適劾な像担持体面上に
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ディスプレイ
装置や液晶ディスプレイ装置等が一般に広く使用されて
いるが、これらのディスプレイ装置は解像性１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。例えば最近のオフィスオートメーション機器の
発展を見ると、ワードプロセッサー、マイクロフィルム
検索、および元ディ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や液晶は
フリッカ−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。

ず゛ い憫れ圧せよ、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性、転写工
程を含まない点から容易に理解出来よう。又更に１先述
した汎用ディスプレイ装置の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、同一像担
持体を繰り返し使用１−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糸 の光、或は電圧、電流等の時林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ったら消去工程を経
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。従って、像担
持体表面の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っていた。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粗さに着目して検討した結果
、表面がある一定の平滑性以上にあれば、繰り返し画像
表示回数に対して汚染の程度が著しく軽減される事を見
いだした。

従って本発明の目的は、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。又別な目的性表示面上にトナ
ー画像を作成して表示する装置忙適用する、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、一般にガラス板等の透明板６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と従動グーリ（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ィルムなど透明で且っ抗張性に富む
強靭なペースシート材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
４６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ャニング
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寄りの裏面部傭人に向かって
偏向され、スリット板１２のスリット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の移動を幅走査としてベルト４の裏面に対して順
次に光像露光がなされる。

１５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面光照射用ラン
プである。

図示例の現像装置１５は現像剤収容箱１５と、その箱１
５内に横設し左側路半局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
させたマグネットローラ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ットローラ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１６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抄ベルト表面側に
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１
３部位に至っ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ＡＫ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４０回勧に伴ない表示窓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Ｋよりベルト４の光導電体４４内部
の電気的状態を各部−株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け説明の
便宜上、ベルト４０元導電体層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において露ブ０明部（Ａ　
（Ｌ）　、第６図）の光は透明基体層４６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４
４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、−ブ正のバイアスに引かれて
光導電体層４４０表面側へ向って移動する。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
一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）
ｊ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。

一方露元暗部（Ａ　（Ｄ）　、第４図）ではベルト４の
導電層４２と現像スリーブ１６間のノくイアスと、導電
Ｍ４２と現像スリーブ１６側の導電性トナ一層間のキャ
パシタンスにより導電層部分と導電性トナ一層の表層ト
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４０表面
に対するトナーの付着はほとんど生じない。

従ってベルト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（’Ｉ’ａ）
　ｔ、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側の保持トナ一層による摺擦を受
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
ブの保持トナ一層内に取抄込まれて回収され、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だ１象担持体
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ディスプレイ装置や液晶利用のディスプレ
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、又液晶ディ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
紙面に転写する機構を付加することにより容易にノ・−
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
キャニング方式の他にもＬＥＤアレイ装せる各種シャッ
タアレイ等も利用できる。Ｘ線を△ 利用した露光装置であってもよい。この場合線ベルト４
０基体層４６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、ポリスチ
レン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂などに分散
させて得た分散液を光導電体層４４の上に塗布すること
によっ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はトナー像化する
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おいては、高
湿度下で画像濃度の低下及び画像のぼけが現われ、著し
く画質が低下する傾向がある。この高湿下での画質低下
の発生因子は色々考えられるが、その−因子として像担
持体の水に対する接触角に関して検討した結果、少なく
とも像担持体の水に対する接触角がある一定の値以上で
ある場合、上記画質の低下が生じないことを見いだした
。

即ち、水に対する接触角は接触角測定装置を用いて測定
して、接触角が７０度以上であることが画像濃度低下、
画像ぼけなどの画質低下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
を用いて接触角の異なる２種類の像担持ベルトについて
画像濃度９画質の湿度依存性について検討した。作製し
たベルトの水圧対する接触角は（Ａ）８７度及び（Ｂ）
６８度であった。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重量部を溶
融混線後、粉砕。

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
導電性トナーである。各々のベルトについて湿度を変え
た時のべた画像での濃度を反射濃度計で測定し、第５図
（図中、曲線人は接触角８７度を有するベルトの相対湿
度に対する画像浸度変化を示し、曲ａＢは接触角６８度
を有するベルトの相対湿度に対する画像濃度変化を示す
）に示した。

第５図から明確な様に接触角が８７度のベルト（７１ｋ
）は高湿での画像濃度の低下はごくわずかであるは が、接触角６８度のベルト叩キ度６０％を超える付近か
ら濃度低下が始まり、高湿下では著しく濃度低下するも
のであり、又湿度７５％から画像のぼけも現われ、実用
に向かないものであった。

この結果から考察すると、ベルト（５）は接触角が大き
くぬれが悪い、即ち親水性が低い事を示しておす５、ベ
ル）　（Ｂ）は接触角が小さくぬれが良い、即ち親水性
の高い事を示している。従って高湿下での画質の低下は
、ベルト表面と水分の結びつきの程度で現像特性が変化
しているために起こるものと考えられる。

又、一般に塗膜表面は使用した素材９作製時の溶媒、乾
燥条件等によって水のぬれ方、即ち接触角が異なってく
ることが知られている。従って、接触角の異なるサンプ
ルを各種作製し、高湿下での画像濃度を測定すれば、適
性接触角を規定することが可能である。その結果、接触
角７０度以上にすることが必要であった。

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う装置において、画像品質を安定に
保つためには、像担持体は少なくとも請求範囲に示す水
との接触角が７０度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
あると首える。従っ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二層構成からなり、即ち透
明導電性ベースフィルム上に光導電体層及び表面層を塗
工して成る。透明導電性ベースフィルムは、ダイセル化
学工業（株）製商品名ＣＥＩＪＣ−に、Ｌ；Ｃを用いた
。又、う“Ｃ導電体Ｍ塗工液及び表面層塗工液は以下の
調整を行って得た。

１）光導電体層塗工液 Ｃｕ及びＩｎをドーグ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
ｉｏ、ｏｏｏ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４０重量部、ポリスチレン１０重量部（新
日本製鉄化学工業（株）ニスケレンＭＳ−２０ｔ１３）
をトルエンに加えて、固形分比６０重量パーセントの溶
液を調薬した。この溶液をサンドミル分散機（２，００
０ｒｌ）ｍ　）で１０時間分散して塗工液を作成した。

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、次いで表面層を乾燥膜厚１０
ミクロンとなる様に各々ロールコータ−で塗布して像担
持ベルトを得た。

この像担持ベルトの水に対する接触角を協和科学（株）
吸液触角測定装置を用いて２６℃５０１にて測定した。

接触角８７度であった。

該ベルトを第１図に示す画像表示装置に懸架駆動して、
前述の方法で画像濃度の湿度特性を測定した。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５１囚に示す様に高湿下でも安
定した画像が得られた。

（比較例１） 実施例１で調整した表面層塗工液をトルエンの替りに酢
酸−イリアミルを用いた以外は、実施例１と同様の方法
で、像担持ベルトを作製した。

この像担持ベルト表面の水に対する接触角は６８度であ
った。

このベルトで画像濃度の湿度依存性を調べた所、第５図
（Ｉ３）に示す様に望ましいものでなかった。

（実施例２〜５） 実施例１でｉ面層の結着樹脂に用いたポリスチレンに代
えて、ポリメチルメタクリレート（旭化成工栗（株）；
デルベラ）ＬＰ−１）一実施例２１アクリル変性シリコ
ーン（信越化学（株）；ＫＲ−３０９り　）一実施例６
、ポリカーボネート（帝人化成（株）；パンライト）一
実施例４、ボリアリレート（ユニチカ（株）；Ｕ−１０
０）一実施例５を用いて、実施例１と同様に像担持ベル
トを作製した。

各々の表面層を用いた場合の特性を第１表に示す。

第１表 （比較例２） 実施例１で作製した光導電体層上に下記の調整によりな
る表面塗工液により、乾燥膜厚５ミクロンの表面層を形
成した。

（表面層塗工液） Ｔｉ０２顔料４０重量部、共重合体ナイロン（東しく株
）　ＣＭ−４０００）　２０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
液をボールミルポットを用いて５時間分散して塗工液と
した。ゝ この像担持ベルトの水に対する接触角は６８度であった
。湿度６０チ、８５％での画像濃度はそれぞれ１．３５
　、０．５８であり、望ましいものでなかった。

（実施例６） 像担持ベルトとしてポリエステルフィルム上に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接触角は、実施例１と同様で
あった。

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、但しレーザスキャナーの代り　Ｋ　Ｗ鷹
ステーションへの前に磁気ヘッドを付備して、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℃・て、回転スリーブ１６に内蔵
した固定マグネットロールは現像部位の着磁を行わない
ものを用〜・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，ヘッドで十分
読み出せるコントラストを有して〜・た。

又、消去工程は像担持ベルトの背面より熱的にクウェン
チして行った。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１は露光暗部
部分の像形成原理を示す模式図である。第５図は相対湿
度に対するベース濃度変化を示す説明図である。 手続補正書（自発） １　事件の表示 昭和５８年　特許願　　第　１０３１７？ｉ　　号２　
発明の名称 表示装置 ３　補正をする者 ｑｆ件との関係　　　　　　　特許出願人件　所　東京
都大田区下丸子３−３０−２居　所　閏１４６東京都大
田区下丸子３−３０−２５、補正の対象 （１）明細書 ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙のとお夛訂正する。 （２）明細書第３頁第１８行〜第４頁第１９行の「一方
、トナー画像による表示装置・・・・・異なる観点に立
つものと云える。」を 「一方、トナー画像による表示装置の問題点は、使用環
境によシ画像濃度や鮮鋭さが変化し、画質変動が大きい
事にある。即ち、この方式での表示は、情報信号をレー
ザビーム等の光或いは電圧、電流等の時系列信号として
、像担持体に７ｈ像を形成し、続いてトナーにょ逆現像
して可視化する工程からなる。表示画像が不要になった
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、繰シ返し表示を行な５もの
である。従って、環境に依存した画質変動は、この方式
の表示装置を実用化する上で大きな障害となっていた。 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ドナー像を作
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於ては、適正画
像を作成するための種々の調整機第１り、例えばトナー
補給や保温ヒーター等の手段を有しておシ、更に最終的
に転写トナーを定着工程によシブリント像として一様に
仕上げる事が出来る。本発明の表示装置の場合、これら
の調整手段には限界が有シ、まして定着工程は行なえな
い。従って、本発明の装置に用いる像担持体はプリンタ
ー装置の中間マスターに比べ、よシ環境依存性の少ない
特性が要求される。」と訂正する。 （３）同上第５頁第１行「耐汚染性を改良」を「環境依
存性の改良、特に耐湿性を改善」と訂正する。 （４）同上第５頁第２行〜第７行「汚染の発生因子・・
・・・軽減される事を見いだした。」を［環境に依存し
た画質変動の発生因子は、他にトナー、像担持表面およ
び作画、消去工程に関し、これらの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エネルギーに
着目して検討した結果、表面がある一定の接触角以上に
あれば、環境変化、特に高湿下の画質変動の程度が著し
く軽減される事を見い出した。」と訂正する。 （５）同上第５頁第１１行「高耐久性」を「高耐湿性」
と訂正する。 ２特許請求の範囲 装置に於て、前記トナー画像を形成する側の像担持体表
面が７０度以上の水に対する接触角を有することを特徴
とする表示装置。 手　　続　　補　　正　　書（自発） 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１０３１７３号 ２、発明の名称 表示装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子３−３０−２名称　（１００
）キャノン株式会社 代表者　賀　　来　　龍　三　部 ４、代理人 居所　〒１４６東京都大田区下丸子３−３０−２５、補
正の対象 明　　細　　書 ６、補正の内容 （１）明細書第１８頁第５行の「測定装置」の次側こ［
（協和接触角計ＣＡ−ＤＳ型）」を挿入する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明導電層を有する基体の上に光導電体層を有す
   る像担持体に光像露光を基体側から行い、その露光と同
   時に光像露光部位に対応する光導電層側の表面にトナー
   画像を形成することによって表示する方式の表示装置に
   おいて、前記トナー画像を形成する側の像担持体表面が
   ７０度以上の水に対する接触角を有することを特徴とす
   る表示装置。
2. （２）前記像担持体が光導電体層の上に表面平滑層を有
   する特許請求の範囲第１項記載の懺示装乳