JPS60149029A - 静電潜像可視化装置 - 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、液晶素子を利用して静電潜像をＩＩｆ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ィ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
、これをトナーによって現像して、可視化された画像を
得る方法が良く知られている。

」；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、その寿命を短かいものにし
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、」二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１゜配力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０丁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、一対の・ｌｉ行行数板間液
晶を挟持させてなる液晶素子を、少なくともその表示位
置において、静電潜像相持媒体の静゛市沿像担持面に近
接対向させるようにしたことを４￥黴とするものである
。

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［１した外
装箱ｌ内には、一対の駆動ローラ２ａおよび２ｂに掛は
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をダーえ
る。またベルト状に掛は回された潜ｔｇｊＪＨ持体３の
裏側にはその延長部に沿って、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
位置にある潜像相持体３の−にド端近傍位置９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。

潜像相持体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ないしは液晶素
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１０持面は停止トし、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１０持体３および液晶セル
４の積層構成例を示す。

すなわち潜像相持体３は、導電性基体３１の一面、しに
潜像記録体３２の層を形成してなる。一方、液晶セル４
は、一対の平行ノ＾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、Ｓ　ｎ０２　、　Ｉ　ｎ２．０Ｂ　
、　ｒ　Ｔｏ　（インジウム−すず複合酸化物）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８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
に応して、直線偏光子４４が設けられている。ツ（板４
１ｂは、透明あるいは非透明材ネ；１であり１１１、そ
の液晶層４２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。

この訓電ミラーは、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、ＳｉＯｉ着、７１１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ってもよい。− 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１３］：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。したがって、
使用する液晶としては、ネマチック液晶、コレステリッ
ク液晶、スメクチック液晶、さらにカイラルスメクチッ
ク液晶等の強誘電性液晶を含めて、駆動のために電流の
流れを木質的に必要としない電界効果型液晶が好適に用
いられる。なかでも強誘電性液晶は、他の、たとえばＴ
Ｎ（ツィステッドネマチック）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、゛重子写真記録等のハードコ
ピーを得ることができ、好ましい。

強誘電性液晶の詳細な動作については、ａｐ−ｐｌｉｅ
ｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　３Ｂ（＋１）　
１　、　Ｊｕｒ＋ｅ、　１９８０ｒｓｕｂｍｉｃｒｏｓ
ｅｃｏｎｄ　Ｂ１５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔ
ｉｃＳｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙ
ｓｔａｌｓＪ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、カイラルスメクチック液晶）であり１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２０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
−にであれば、それぞれ分子の配向方向が変わることで
ある。すなわち−例としては第４１ｆｆｌ（ｂ）に示す
様に前述のＯで表わす方向１７の電界に対する分子の配
向方向１６ａとＯで表わす方向１８の電界に対する分子
の配向方向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ｐ、　ｓｅｃ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１例えば０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１
９およびクロスニコルの配置となるようにアナライザ２
ｏをセットした場合、セル内の分子配向方向が［相］方
向の電界にょ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ー／　
トされ光を透過せず、一方０方向の電界にょる配向方向
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
点な第４図（ｂ）によって更に説明すると、電界１７を
印加すると、液晶分子は、１６の如く、配向するが、こ
の状７ｇは電界を切っても安定である。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νＪってもこの状態に留ってい
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力が好しい。

次に」二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５１Δ（ａ）（１）に示す様に、潜像の形成され
ていない潜像相持体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（ａ）（２）に１６ｂで示すよう
に一様に配向する。（ｆｌ　Ｌ、この場合電源Ｅによっ
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図に示した押しっけローラ
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ｌ　６　ｂ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性菌を表
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一５図
（ｂ）（１）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−に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
圧低下によって決まる。

液晶層４２に作用する電圧が閑値以Ｉ−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。一方前記閾偵に達し
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（ｃ）（１）に示す様に、電源Ｅにより液晶
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方向に配向変化する。

この様に液晶層にバイアス屯圧を印加することは実際」
二非常に有効である。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１００ＩＬ、１１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
．５＃Ｌｍ−１０川ｌ程度と薄くするため基板４１ｂに
よる電圧低ドが起り得るからである。したがって、に述
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グーえる電圧
の寄与分との合計によって閾値以Ｉ−の電圧を液晶層４
２に印加することが容易になるからである。

またこの場合、潜を担持面を液晶セルに密着させてのち
に−１−記バイアス電圧を印加するようにすることによ
り電着動作中に起こりうる像ボケ等の弊害を全く排除す
ることができ更に有効である。

正の静電潜像により前記液晶セルに画像を古き込むため
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（ａ）（１）に示す様に潜像の形成され
ていない潜像相持体３を液晶セルに密着させ、′ＩＦ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−ヒの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相持面を表示部Ａに送
り再び押しつけローラ７ａ、７ｂにより液晶セル４に電
着させる。この後、電源Ｅにより閾値以−１ｍのバイア
ス電圧を、第６図（ｂ）（１）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、負の潜像によっても前記した電源
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Ｍｊ８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１
６ａである場合に暗く見える状ｊ出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
用の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、潜像相持体３上の静電潜像を、　・［
１−このドラムに転写する機能を右する。この潜像転写
ドラムの周囲には、トナー現像器２２、たとえば昔通紙
２６に転写ドラム１−のトナー像を転写するための転写
？ｉＦ電′ＪＪ２３、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゛１１！、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
、Ｉ）カ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、矢小方向にローラ
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相持体３の回動を停止にし
、押しっけローラ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＋＋）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っけローラ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
バ通紙２６に転写して定着器２７により定着し、損紙Ｉ
−レイ２８に排紙する。

この間、前述の強請゛屯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イＪ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。

本発明の好ましい例として、第８図に示す様に、１余品
セル４の潜像Ｊｕ持鉢体３側基板とじ−Ｃ２たとえばア
クリル板中に微細導１ｊＪ４８を高密度で１１いに絶縁
して埋めこんだ基板４ｔｂｂを使用することができる。

このような基板４１ｂｂを使用することにより液晶層４
２には配向変化に必要な電圧をより容易に墜えることが
できる。すなわちこの基板によれば、前記の微細導線４
８によりノふ板４１ｂｂの液晶層４２側と、潜像担持体
３側がおのおの１対ｌの点と点の関係で導通がとられ、
しかもそれぞれの対は午いに１１１されているため。

支持体の表と裏でそれぞれ点と点の関係でほぼ等電位と
することができ、静電潜像による電圧は、実質りほとん
ど全て液晶層４２に印加され得るものである。また、Ｉ
）ｕ記の微細導線は】１濡２あたり１００本〜２５０木
程度の密度で埋め込むことが可能であり、高精細の画質
は充分保つことができる。

以ト説明した様に１本発明は、ハードコピーを得ること
ができる静電潜像相持体ト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Ｔｉｌ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１に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相持体と液晶セルの
積層断面図：第３図、第５図（ａ）（１）、第５図（ｂ
） （１）、第５図（ｃ）（１）、第６図（ａ）（１）、第
６図（ｂ）（１）は、それぞれ本発明における静電ｍ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５Ｊ、Ｋ　（ａ）（２）、１
５ｆＮ　（ｂ）（２）、Ｄ１５図（ｅ）（２）、第６図
（ａ）（２）、第６図（ｂ）（２）は、それぞれ、１−
記電界に対応する１ル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
にょる配向方向の変化ならびに双安定性の模式説ＩＪＪ
Ｉ、ｄ；第８図は、本発明装置の他の実施例における表
示部での積層断面図である。 ３・・・静電Ｎｓ像１０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ＭＡ４Ｂ光板 ４５川誘電ミラー ４８・・・微ｍ導線 ５・・・除電手段 ６・・・潜像形成部 ７ａ、７ｂ・・・押付はローラ １５ａ、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 出願人代理人　猿渡　章ｍＬ 篤１ｍ 冨４　ｆｆｌ　（ｄ） １ｒ　４　ムク（ｂン り閂’ｒ５ｆＭａノ（ｌ）　り吟７５をン〕（−二）（
ｌ）　−−セ；ｓｒ；ｎ（ｃ）ｔ０３ 駕乙ｍ（ａｌ（１）　ｙ；乙Ｉｎ（ＪＭＩ）ｉ　４ｈフ
（（ＩＩ（Ｚ’ｌ　ｉ　４１ｉ２］　（１）（？）手続
嗜１ｇＪＴ二書（方式） 昭和６０年２月２１日 ＃′ｆ訂庁長官　志賀　学　殿 １、小ヂ］の表示 昭和５８年特箭願第１６２００３弓 ２　発明の名称 静電潜像可視化装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （１００）キャノン株式会社 ４　代理人 住　所　〒１０５東京都港区東新橋２−７−７新橋国際
ビル６階 （発送１′１：昭和６０年１月２９日）６、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 ７、補正の内容 明細書第１８頁第７行の「；」の後に、「第７図は本発
明装置の他の実施例の模式側面図：」と挿入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の平行基板間に液晶を挟持させてなる液晶素子
   を、少なくともその表示位置におｌ、Ｎて、静電潜像担
   持媒体の静電Ｓ像担持面に近接対向させるようにしたこ
   とを特徴とする静電潜像可視イヒ装置。 ２、静電潜像相持媒体の液晶素子とＬ±逆側に、静電潜
   像担持媒体の押付手段を配し、これにより液晶素子の表
   示位置における静電ｉｓ担持媒体との接触を可能とした
   特許請求の範囲第１項に記載の装置・ ３、液晶が強誘電性液晶である特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の装置。 ４、液晶素子を構成する基板の電極、ある％）ｌま静電
   潜像４＠持体の電極には／（イアスミ源力ζ接続される
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   装置。