JP4174965B2

JP4174965B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4174965B2
Application number: JP2000336573A
Authority: JP
Inventors: 清重廣; 善郎山口; 元彦酒巻; 正太大場; 信行中山; 一永堀内; 健松永
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JP2002014380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置にかかり、特に、繰返し書き換えが可能な画像表示手段と、当該画像表示手段に書込みが可能な画像書込手段により、文字、画像等を書き込むことで、画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像表示手段の１種として繰返し書き換えが可能なシート状の画像表示媒体として、ＴｗｉｓｔｉｎｇＢａｌｌＤｉｓｐｌａｙ（２色塗り分け粒子回転表示）、電気泳動、磁気泳動、サーマルリライタブル媒体、メモリ性を有する液晶などの画像表示媒体が提案されている。
【０００３】
これらの画像表示媒体のうち、ＴｗｉｓｔｉｎｇＢａｌｌＤｉｓｐｌａｙは表示のメモリ性があり、画像表示媒体の内部は粒子周囲のキャビティにのみオイルが存在するものの、ほとんど固体状態なのでシート化は比較的容易である。しかし、白く塗り分けられた半球面を表示側に完全に揃えた場合でも、球と球の隙間に入り込んだ光線は反射されず内部でロスしてしまうため、原理的にカバレッジ１００％の白色表示をすることはできず、やや灰色がかってしまいコントラストが低下するという問題がある。加えて、粒子サイズは画素サイズよりも小さいサイズであることが要求されるため、高解像度表示のためには色が塗り分けられた微細な粒子を製造しなければならず、高度な製造技術を要するといった問題もある。
【０００４】
また、電気泳動、磁気泳動を用いた画像表示媒体は、画像のメモリ性を有し、かつ白色液体中に着色粒子を分散させた技術であるため、白表示には優れるが、画像表示部分を形成する黒（色）表示は着色粒子同士の隙間に常に白色液体が入り込むため、灰色がかってしまい、コントラストが低下するとともに、画質が低下するという問題がある。また、画像表示媒体の内側には白色液体が封入されているため、画像表示媒体を画像形成装置から取り外して紙のようにラフに取り扱った場合には、白色液体が画像表示媒体外部に漏出するおそれがある。
【０００５】
サーマルリライタブル媒体、メモリ性液晶などは、画像のメモリ性には優れるが、表示面を紙のように十分な白表示とすることができず、そのため画像を表示した場合に、画像を表示した部分と表示しない部分との区別を目視で確認しにくい、すなわち、画質が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、上記の問題を解決すべく、トナーを用いた画像表示媒体として、導電性着色トナーと白色粒子を対向する表示側電極基板と非表示側電極基板との間に封入した画像表示媒体が提案されている。これは、非表示側電極基板の電極内側表面に設けた電荷輸送層を介して導電性着色トナーへ電荷を注入し、電荷注入された導電性着色トナーが電極基板間の電界の作用により表示側電極基板側へ移動し、この導電性着色トナーが表示側電極基板の内側へ付着して導電性着色トナーと白色粒子とのコントラストにより画像表示を行うものである。これによれば、画像表示媒体が全て固体で構成されており、白と黒（色）の表示を原理的に１００％切り替えることができる点で優れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の各画像表示媒体については、画像を表示する手法についてのみ言及されるにとどまり、画像の書込み方法について言及されていない。一方、実用化の一形態として、繰返し書き換えが可能なメモリ性を有する画像表示媒体に対して、ペン等の取り扱いが容易で、かつ、所望の画像を容易に入力できる画像書込み手段によって画像を形成、表示させることができる画像形成装置が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、繰返し書き換えが可能な画像表示媒体に対して、容易に文字、画像等を入力することができ、かつ、高コントラスト、かつメモリ性の高い画像表示を行うことができる画像形成装置の提供を目的とする。
【００２３】
請求項１に記載の発明は、画像表示面側に配置され、先端部に光導電性材料に対して導電性を誘起する波長および光量の光を照射する光源を有し、当該光源により前記画像表示面に光を照射することで書き込みを行う画像書込ペンによって書き込みが行われた部位が導電性を帯びると共に、異なる極性の電圧が印加される光導電性材料を含み、前記書き込みが行われた部位が印加された電圧に応じた極性の実効電極となる表示基板と、前記表示基板に対向し電極を備えた非表示基板と、前記表示基板と前記非表示基板との間隙に封入され、前記実効電極と前記電極との間に印加される異なる極性の電圧によって生じる電界により前記表示基板と前記非表示基板との間を移動可能な、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群と、を備えた画像表示手段を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項１に記載の発明によれば、画像表示面側に配置され光導電性材料を含む表示基板と、前記表示基板に対向し電極を備えた非表示基板との間隙に、印加される異なる極性の電圧によって生じる電界により一対の基板間を移動可能な、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群を封入した画像表示手段に対して、先端部に前記光導電性材料に対して導電性を誘起する波長および光量を有する光源を有し、当該光源により前記表示基板の画像表示面に光を照射することで前記画像表示手段に画像を書込む画像書込手段により前記表示基板の画像表示面に光を照射することで、画像表示手段に画像を形成する。これにより、光照射することのみで、粒子を移動させることができ容易に画像を形成し、画像表示を行うことができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、画像表示面側に配置され、先端部に光発電性材料に対して発電性を誘起する波長および光量の光を照射する光源を有し、当該光源により前記画像表示面に光を照射することで書き込みを行う画像書込ペンによって書き込みが行われた部位に電荷が発生する光発電性材料を含み、前記書き込みが行われた部位が電極としての効力を有する実効電極となる表示基板と、前記表示基板に対向し電極を備えた非表示基板と、前記表示基板と前記非表示基板との間隙に封入され、前記実効電極と前記電極との間に発生する電界により前記表示基板と前記非表示基板との間を移動可能な、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群と、を備えた画像表示手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、画像表示面側に配置され光発電性材料を含む表示基板と、前記表示基板に対向し電極を備えた非表示基板との間隙に、前記一対の基板間に印加される電圧によって生じる電界により一対の基板間を移動可能な、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群を封入した画像表示手段に対して、先端部に前記光導電性材料に対して導電性を誘起する波長および光量を有する光源を有し、当該光源により前記表示基板の画像表示面に光を照射することで前記画像表示手段に画像を書込む画像書込手段により前記表示基板の画像表示面に光を照射することで、画像表示手段に画像を形成する。これにより、光照射することのみで、粒子を移動させることができ容易に画像を形成し、画像表示を行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の参考例）
以下、図面を参照して本発明の第１の参考例について詳細に説明する。
【００３４】
図１に示すように、本参考例にかかる画像形成装置１は、画像表示手段としての画像表示媒体１０、画像書込手段としての画像書込ペン２、電圧印加装置３、リフレッシュ装置４を備えている。
【００３５】
図２、図３に示すように画像表示媒体１０は、画像表示面側に配置される透明な表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２と非表示基板２０３の互いに対向する面には、ポリカーボネート樹脂等の材料からなる誘電体層２０６がそれぞれ形成されている。非表示基板２０３の電極２０５は電源２０７に接続されており、電源２０７は接地され、表示する画像に応じて電圧を印加する／しないを選択できるようになっている。
【００３６】
なお、本参考例においては、表示基板２０２には透明度の高い厚さ５０μｍのアクリル板を使用し、非表示基板２０３には透明電極ＩＴＯ付き７０５９ガラス基板を使用した。誘電体層２０６には、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）を用い、厚さ５μｍの層を形成した。スペーサリブ２０４には、シリコンゴムプレートを用いた。
【００３７】
また、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。なお、白色粒子２０には体積平均粒径２０μｍの酸化チタン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−２０−ホワイトを分級）に、イソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末を重量比１００対０．４の割合で混合したものを用い、黒色粒子１８には体積平均粒径２０μｍのカーボン含有架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（積水化成品工業（株）製テクポリマーＭＢＸ−２０−ブラックを分級）を用い、基板間にはこれらの白色粒子２０と黒色粒子２０とを重量比２対１の割合で混合したものを封入した。
【００３８】
画像書込ペン２は、その先端に金属材料、合金材料等の導電性材料からなる電極２Ａを備えている。画像書込ペン２は、電圧印加装置３と接続されており、この電圧印加装置３により先端の電極２Ａと非表示基板２０３の電極２０５との間に電圧を印加することができるようになっている。なお、電圧印加装置３は接地されており、表示させる画像によっては電極２Ａに電圧を印加しない場合もある。なお、表示基板２０２と画像書込ペン２との密着性を向上させるために、軟弾性材料の上に電極２Ａを形成してもよい。
【００３９】
リフレッシュ装置４は、表示基板２０２の表面を図１の矢印Ａの如く往復移動可能であり、リフレッシュ装置４の表示基板２０２の表地面と接触する側には接地された電極（図示せず）が設けられている。なお、リフレッシュ装置４はその先端に電極を備えたペン型のものであっても良い。
【００４０】
以下、本参考例の画像形成装置１の画像表示媒体１０の作成方法について説明する。まず、４０×４０×０．２ｍｍのシリコンゴムプレートの中央部を１５×１５ｍｍの正方形に切り抜いて空間を形成し、この残存したシリコンゴムプレートを非表示基板２０３上に設置する。なお、このときシリコンゴムプレートのうち残存した部分がスペーサリブ２０４として機能する。上記した１５×１５ｍｍの正方形状の空間が形成された非表示基板２０３上に開口幅１ｍｍ、リブ幅０．２ｍｍ、リブ高さ０．２ｍｍのポリカーボネート樹脂製の格子状スクリーンを固定する。この格子状スクリーンが誘電体層２０６として機能する。
【００４１】
そして、上記した混合粒子約１０ｍｇをシリコンゴムプレートに形成した正方形の空間に充填する。その後、このシリコンゴムプレートに表示基板２０２を密着させ、両基板間をダブルクリップで加圧保持して、シリコンゴムプレートと両基板を密着させ、画像表示媒体１０を形成する。
【００４２】
続いて、画像形成装置１の駆動状態について説明する。この説明においては、電圧印加装置３により電圧を印加する。また、画像書込ペン２は接地された状態とする。表示基板２０２上に画像書込ペン２の先端の電極２Ａを押付け、非表示基板２０３の電極２０５に直流電圧−３００Ｖを印加する（図４（ａ）参照）。これにより、電極２Ａと電極２０５との間に表示基板２０２から非表示基板２０３へ向かう方向の電界が生じ、この電界の作用により非表示基板２０３側にあったマイナスに帯電された白色粒子２０の一部が表示基板２０２側へ移動する。
【００４３】
次に、電極２０５に直流電圧−６００Ｖ以上を印加するとより強い電界が生じ、表示基板２０２側へ多くの白色粒子が移動して白色表示濃度がほぼ飽和する（図４（ｂ）参照）。この時、プラスに帯電された黒色粒子は非表示基板２０３側へ移動する。この後、印加電圧をゼロとしても、表示基板上の白色粒子は移動せず、白色表示濃度に変化はなく、表示された画像が維持される（図４（ｃ）参照）。
【００４４】
さらに、非表示基板２０３の電極２０５に直流電圧３００Ｖを印加すると、電極２Ａと電極２０５との間に非表示基板２０３から表示基板２０２へ向かう方向の電界が生じ、この電界の作用により非表示基板２０３側にあったプラスに帯電された黒色粒子１８の一部が表示基板２０２側へ移動する（図４（ｄ）参照）。さらに直流電圧６００Ｖ以上を印加すると、より強い電界が生じ、表示基板２０２側へ多くの黒色粒子１８が移動して黒色表示濃度がほぼ飽和する（図４（ｅ）参照）。この時、マイナスに帯電された白色粒子２０は非表示基板２０３側へ移動する。この後、同様に印加電圧をゼロとしても、表示基板２０２上の黒色粒子は移動せず、黒色表示濃度に変化はなく、表示された画像が維持される（図４（ｆ）参照）。
【００４５】
そして、電極２０５に−６００Ｖの電圧を印可しつつ、リフレッシュ装置４を表示基板２０２の表面上を往復させることで、表示基板２０２から非表示基板２０３へ向かう電界が形成され、白色粒子２０が表示基板２０２側へ移動し、表示基板２０２の全面にわったって白色表示となる。
【００４６】
このように、文字、画像等所望の画像を画像書込ペン２によって表示基板２０２表面に描くことで、画像書込ペン２の先端の電極２Ａと非表示基板２０３の電極２０５との間に電圧を印可して電界を生じさせ、この電界の方向に沿って帯電した黒色粒子１８および白色粒子２０がそれぞれ反対方向へ移動し、表示基板２０２または非表示基板２０３内面に付着して、画像書込ペン２により描いた文字、画像等が表示基板２０２に表示される。
【００４７】
なお、画像書込ペン２に印加電圧切替ボタンを設ける構成とすることもできる。この場合には、切替ボタンにより適宜印加電圧を切替えて画像書込ペン２を使用することで、濃度、階調性の異なる画像を表示させることができる。
【００４８】
また、本参考例において、表示基板には透明な材料を用いたが、表示基板側から、画像書込ペンにより文字、画像等を書き込み、非表示基板から表示を目視する構成とすることもでき、この場合には表示基板は不透明な材料であっても良く、さらに表示基板に形成される誘電体層なども不透明な材料から形成されていても良い。また、画像表示媒体１０に表示させた画像を記憶する記憶手段をさらに備える構成とすることもでき、この場合には、一旦画像表示媒体１０に表示させた画像を記憶することで、画像書込ペンを用いて再度同様の画像を描かなくとも、再度同様の画像を表示させることができる。
【００４９】
（第２の参考例）
上記した第１の参考例では、画像形成装置１は１つの画像書込ペン２を備える構成としたが、これに限られるものではなく、画像形成装置が複数の画像書込ペンを備えており、各ペンに異なる電圧を印加する構成とすることができる。
【００５０】
特に図示しないが、例えば、画像形成装置が４つの画像書込ペンを備えており、当該４つの画像書込ペンはそれぞれ、±２００Ｖ、±３００Ｖ、±４００Ｖ、±６００Ｖの電圧を印加することができる。この場合、画像表示媒体の非表示基板の電極を接地し、画像書込ペンが表示基板に接触した場合に、画像書込ペンの電極と非表示基板との間にそれぞれ２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖ、６００Ｖの電位差が生じるようにする。
【００５１】
このように、４つの画像書込ペンのそれぞれに異なる電圧を印加することで、４つの画像書込ペンと非表示基板との間に生じる電界の強さもそれぞれ異なり、電界の強さに応じて基板間に封入された黒色粒子１８および白色粒子２０の移動量が異なる。したがって、図４に示すように、２００Ｖの各画像書込ペンでは、表示濃度が０．６５、３００Ｖのものでは１．０、４００Ｖのものでは１．３５、６００Ｖのものでは１．５の表示濃度を示し、各画像書込ペンにより表示濃度、階調性が異なり、濃度、階調性の異なる画像を容易に表示させることができる。
【００５２】
（第３の参考例）
上記した第１の参考例では、表示基板２０２と非表示基板２０３との間に黒色粒子１８および白色粒子２０を封入したが、封入される粒子はこれらに限定されるものではなく、それぞれ帯電特性の異なるマゼンダ、シアン等他の色の粒子であってもよい。
【００５３】
例えば、マゼンダ粒子としては、イソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末を重量比１００対０．１の割合で混合したものを用いることができる。この混合によりマゼンダ粒子は弱いマイナス帯電性を有することとなり、比較的強度の小さな電界が生じたときに基板間を移動することができる。
【００５４】
なお、このマゼンダ粒子は、以下の手順により得ることができる。ポリエステル樹脂１００重量部、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７を４重量部、酢酸エチル１１０重量部をボールミルで４８時間分散してＡ液とし、一方、カルボキシメチルセルロース２％水溶液を１００重量部調整し、Ｂ液とする。次に、乳化器でＢ液１００重量部を攪拌し、その中にＡ液５０重量部をゆっくり投入して混合液を懸濁する。その後、減圧下で酢酸エチルを除去し、水洗、乾燥、分級することによりマゼンタ色の粒子を得ることができる。このマゼンダ粒子の平均粒径は７μｍである。
【００５５】
また、シアン粒子としては、イソプロピルトリメトキシシラン処理したチタニアの微粉末を重量比１００対０．５の割合で混合したものを用いることができる。この混合によりシアン粒子は強いマイナス帯電性を有することとなり、強い電界が生じたときに基板間を移動することができる。
【００５６】
なお、このシアン粒子は以下の手順により得ることができる。ポリエステル樹脂１００重量部、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３を５重量部、酢酸エチル１１０重量部をボールミルで４８時間分散しＡ液とし、一方、カルボキシメチルセルロース２％水溶液を１００重量部調整し、Ｂ液とする。次に、乳化器でＢ液１００重量部を攪拌し、その中にＡ液５０重量部をゆっくり投入して混合液を懸濁する。その後、減圧下で酢酸エチルを除去し、水洗、乾燥、分級することによりシアン色の粒子を得ることができる。このシアン粒子の平均粒径は７μｍである。
【００５７】
そして、このマゼンダ粒子とシアン粒子とを混合した粒子群を表示基板２０２と非表示基板２０３との間に封入する。何れもマイナスの帯電特性を有しているが、その強さが異なる。したがって、小さな電圧（３００Ｖ程度）を印加することにより弱い電界が生じ、この弱い電界によりマゼンダ粒子が移動して、表示基板にマゼンダ色を表示することができる。また、大きな電圧（６００Ｖ程度）を印加することにより強い電界が生じ、この強い電界によりシアン粒子とともにマゼンダ粒子が移動して、表示基板に緑色を表示することができる。なお、印加電圧を変化させるには、上記したように印加可能な電圧の異なる複数の画像書込ペンを用いても良いし、１つの画像書込ペンに印加電圧切替ボタン等の印加電圧切替手段が設けられたものを用いてもよい。
【００５８】
このように、例えば、マゼンダ粒子とシアン粒子のように色および帯電特性の異なる複数種類の粒子を基板間に封入し、当該粒子を移動させるのに必要な電圧を印加することで所望の色の文字、画像等を容易に表示させることができる。
【００５９】
ここで、粒子に混合する微粉末としては、酸化ケイ素（シリカ）、酸化チタンなどが知られている。これらは、シラン化合物、シランカップリング剤、あるいはシリコーンオイルを反応、乾燥させて変性したものであり、正負の帯電性、流動性、環境依存性などを調整することができる。また、広く知られる疎水性シリカや疎水性酸化チタンを用いることもできる。
【００６０】
特に、特開平１０−３１７７号公報に記載されているＴｉＯ（ＯＨ）₂とシランカップリング剤のようなシラン化合物との反応で得られるチタン化合物が適している。このチタン化合物は、湿式工程の中で作製されるＴｉＯ（ＯＨ）₂にシラン化合物あるいはシリコーンオイルを反応、乾燥させて作製される。数百度という焼成工程を通らないため、Ｔｉ同士の強い結合が形成されず、凝集が全くなく、粒子はほぼ一次粒子の状態である。さらに、ＴｉＯ（ＯＨ）₂にシラン化合物あるいはシリコーンオイルを直接反応させるため、処理量を多くすることができて、シラン化合物の処理量の大小で帯電を制御でき、且つ付与できる帯電性も従来の酸化チタンに対し、大きく改善される。
【００６１】
なお、シラン化合物としてはクロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤等を使用することも可能である。また、シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスルホン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル等が挙げられる。
【００６２】
（第４の参考例）
上記した第１の参考例における画像書込ペン２は、その先端に金属材料、合金材料等の導電性材料からなる電極２Ａを備えているが、この電極２Ａに樹脂皮膜を形成する構成とすることができる。この樹脂皮膜の厚さを適宜変更することで、非表示基板と画像書込ペン２の電極２Ａとの距離、誘電体層、基板の厚さ、基板間の空気層、粒子群等に分配される電界強度が変化し、粒子の移動に作用する実効電界が変化する。したがって、印加する電圧を制御しなくとも、発生する電界を制御することができ、結果的に粒子の移動を制御することができる。よって、例えば、黒色粒子と白色粒子とが封入された場合には、実効電界に応じて表示基板上に移動する粒子の量が決定され、これによって表示濃度が定まる。
【００６３】
また、複数の画像書込ペンのそれぞれに対して、形成する樹脂皮膜の厚さを適宜異ならせることで、各画像書込ペンごとに移動させる粒子を特定することができ、複数の画像書込ペンのそれぞれに異なる電圧を印加しなくとも、容易に帯電量の異なる粒子群を移動させることができる。したがって、所望の色、または、濃度、階調の異なる画像表示を容易に行うことができる。
【００６４】
例えば、上記した第３の参考例のように、同一極性で帯電量の異なるマゼンダ粒子およびシアン粒子からなる粒子群が封入された場合には、形成する樹脂皮膜の厚さを変化させることで、一方の画像書込ペンによりマゼンダ粒子を移動させて表示基板にマゼンダ色を表示させることができ、また他方の画像書込ペンによりマゼンダ粒子およびシアン粒子を移動させ、表示基板にマゼンダとシアンとの混合色である緑色を表示させることができる。
【００６５】
（第５の参考例）
図６に示すように、画像形成装置１の画像表示媒体１０は、上記した参考例と同様に、画像表示面側に配置され、電極２００および感圧性導電性シートからなる感圧性導電性層２０８を備えた透明な表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５、を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２と非表示基板２０３の互いに対向する面には、ポリカーボネート樹脂等の材料からなる誘電体層２０６がそれぞれ形成されている。表示基板２０２の電極２００と、非表示基板２０３の電極２０５は電源２０７に接続されており、また、電源２０７は接地され表示する画像に応じて電圧を印加する／しないを選択できるようになっている。
【００６６】
本参考例においては、表示基板２０２には透明度の高い透明電極ＩＴＯを積層した感圧性導電性透明シートを使用し、非表示基板２０３には透明電極ＩＴＯ付き７０５９ガラス基板を使用した。誘電体層２０６には、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ−Ｚ）を用い、厚さ５μｍの層を形成した。スペーサリブ２０４には、シリコンゴムプレートを用いた。
【００６７】
なお、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、第１の参考例と同様に、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。
【００６８】
また、第１の参考例においては、画像書込ペン２は先端に電極を有していたが、本参考例の画像書込ペンでは、先端に誘電体層が形成されている（図示せず）。
【００６９】
以下、本参考例における画像表示媒体１０の駆動について説明する。画像書込ペンにより画像表示媒体１０を押圧すると、押圧された部位の感圧性導電性層２０８が導電性を帯び、誘電体層２０６と表示基板２０２の感圧性導電性層２０８の界面が実効電極面となり、基板間に作用する実効電界が増大し、粒子が移動可能な電界強度が粒子に作用することになる。なお、押圧されない部位は基板間の電界強度が小さいため粒子は移動しない。
【００７０】
このように、表示基板２０２に感圧性導電性層２０８を設けたことから、画像書込ペンに電極を必要とせず、また、画像書込ペンと電源と接続する必要がないため、画像書込ペンの使用の自由度が向上し、より容易に画像表示媒体に文字、画像等を描いて画像を形成することができる。
【００７１】
（第１の実施の形態）
図７に示すように、本実施の形態にかかる画像表示媒体１０は、上記した参考例と同様に、画像表示面側に配置され、電極２００および光導電性シートからなる光導電性層２０９を備えた透明な表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５、を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２と非表示基板２０３の互いに対向する面には、ポリカーボネート樹脂等の材料からなる誘電体層２０６がそれぞれ形成されている。表示基板２０２の電極２００と、非表示基板２０３の電極２０５は電源２０７に接続されており、また、電源２０７は接地され表示する画像に応じて電圧を印加する／しないを選択できるようになっている。
【００７２】
表示基板２０２には透明度の高い透明電極ＩＴＯを積層した光導電性透明シートを使用する。光導電性シートは電子写真方式で用いられている感光体の構成を使用することができる。例えば、電荷発生層と電荷輸送層からなる光導電性層である。非表示基板２０３、スペーサリブ２０４等には、上記した参考例と同様のものを使用するのでその説明は省略する。
【００７３】
なお、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、第１の参考例と同様に、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。
【００７４】
また、画像書込ペンは、その先端にＬＥＤ、レーザダイオード、ハロゲンランプ等の光導電性層２０９に照射して導電性を誘起する波長と光量を持った光照射媒体を保持している（図示せず）。
【００７５】
以下、本実施の形態にかかる画像表示媒体１０の駆動について説明する。画像書込ペンで画像表示媒体１０を光照射すると、照射された部位の光導電性シートが導電性を帯び、電源２０７から非表示基板２０３の電極２０５に印加された電圧が光導電性層２０９の内面まで導入され、誘電体層２０６と光導電性層２０９の界面が実効電極面となる。そして、基板間に作用する実効電界が増大し、粒子が移動可能な電界強度が粒子に作用することになる。なお、光が照射されない部位は基板間の電界強度が小さいため粒子は移動しない。そして、光が照射された部位と、されなかった部位とに異なる粒子の反射コントラストが形成される。
【００７６】
なお、光導電性層２０９がポリビニルカルバゾールのような正孔と電子の両極性の電荷輸送層を持つ場合、正極性、負極性のいずれの電圧を印加した場合でも光照射された部位の光導電性層２０９は導電性となり、光導電性層２０９と非表示基板２０３の電極２０５との間に電界が発生する。表示される色は、印加する電圧の極性を反対にすることで選択することが可能となる。
【００７７】
また、光導電性層２０９が、電荷発生層と電荷輸送層とからなり、正孔、あるいは、電子の一方の電荷を発生、輸送する性質を持つ場合は、光導電性層２０９の画像書込ペンにより光照射された部位は、電源から電極２０５に印加された正負いずれかの電荷のみが光導電性層２０９の内面まで導入される。そして、光導電性層２０９と非表示基板２０３の電極２０５との間に電界が生じ、これにより粒子が移動して、光照射された部位とされなかった部位との間に異なる粒子により反射コントラストが形成される。この光導電性層２０９には従来の電子写真法において感光体として用いられている電荷発生層と電荷輸送層とを適用することができる。この場合は、粒子群のうち何れか一方の極性を持った粒子を光照射することにより移動させることができる。
【００７８】
したがって、例えば、画像書込ペンにより光を照射して白地に黒文字を書込んで表示させた後、これを書き変える場合に、光照射しつつ反対の極性の電圧を印加をしても光導電性層２０９の中を電荷が伝達されることはなく、粒子の移動に十分な電界は生じない。このため、表示基板２０２と非表示基板２０３との間に粒子が移動可能な程度の電界を生じさせるような電圧を印加して表示基板２０２の全面を白表示させた後に、黒文字を書き込んで表示させる。
【００７９】
このように、光導電性層２０９を設けることで、電極にマトリックス電極構造などの構造体を持たず、光照射ペンにより画像表示媒体上を自由に画像書込みできるので、構造体由来の解像度の制限がない。
【００８０】
（第６の参考例）
図８に示すように、画像形成装置１の画像表示媒体１０は、上記した参考例と同様に、画像表示面側に配置され、電極２００および圧電性層２１０を備えた透明な表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５、を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２と非表示基板２０３の互いに対向する面には、ポリカーボネート樹脂等の材料からなる誘電体層２０６がそれぞれ形成されている。表示基板２０２の電極２００と、非表示基板２０３の電極２０５は電源２０７に接続されており、また、電源２０７は接地され表示する画像に応じて電圧を印加する／しないを選択できるようになっている。
【００８１】
本参考例においては、表示基板２０２は感圧発電シートを使用する。感圧発電シートは押圧により電荷を発生する機能をもったシートである。非表示基板２０３、スペーサリブ２０４等には、上記した参考例と同様のものを使用するのでその説明は省略する。
【００８２】
なお、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、第１の参考例と同様に、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。また、第１の参考例においては、画像書込ペン２は先端に電極を有していたが、本参考例の画像書込ペンでは、先端に誘電体層が形成されている（図示せず）。
【００８３】
以下、画像表示媒体１０の駆動について説明する。画像書込ペンで画像表示媒体１０を押圧すると、押圧された部位の圧電性層２１０が強い電荷を発生し、圧電性層２１０と非表示基板２０３の電極２０５との間に強い電界が発生し、粒子が移動可能な大きさの電界強度が粒子に作用することになる。押圧されない部位は基板間の電界が発生しないので粒子は移動しない。
【００８４】
このように、圧電性層２１０を設けることで、画像書込ペンが電源を持たずとも、外部から押圧力を加えることで粒子を移動させることができ、画像表示できる。
【００８５】
なお、感圧発電シートで発生する電荷量が小さい場合は、電極を設け、粒子の移動が開始される電圧より僅かに小さな電圧を基板間に印加する構成とする。この状態で、感圧発電シートを押圧すると、粒子が移動可能な電圧以上の電圧が印加され、粒子が基板間を移動することとなる。
【００８６】
（第２の実施の形態）
図９に示すように、画像形成装置１の画像表示媒体１０は、上記した参考例と同様に、画像表示面側に配置され、電極２００および光電性層２１１を備えた透明な表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５、を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２と非表示基板２０３の互いに対向する面には、ポリカーボネート樹脂等の材料からなる誘電体層２０６がそれぞれ形成されている。表示基板２０２の電極２００と、非表示基板２０３の電極２０５は電源２０７に接続されており、また、電源２０７は接地され表示する画像に応じて電圧を印加する／しないを選択できるようになっている。
【００８７】
本実施の形態においては、表示基板２０２には光発電シートを使用する。光発電シートは光照射により電荷を発生する機能をもったシートである。非表示基板２０３、スペーサリブ２０４等には、上記した参考例と同様のものを使用するのでその説明は省略する。
【００８８】
なお、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、第１の参考例と同様に、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。また、第１の参考例においては、画像書込ペン２は先端に電極を有していたが、本実施の形態の画像書込ペンでは、先端に誘電体層が形成されている（図示せず）。
【００８９】
以下、画像表示媒体１０の駆動状態を説明する。画像書込ペンで画像表示媒体１０を光照射しつつ走査すると、光照射された部位の光電性層２１１が強い電荷を発生し、光電性層２１１と非表示基板２０３の電極２０５との間に強い電界が発生し、粒子が移動可能な大きさの電界強度が粒子に作用することになる。光照射されない部位は基板間の電界が発生しないので粒子は移動しない。
【００９０】
このように、光電性層２１１を設けることで、電源を持たずとも、光照射することのみで、粒子を移動させることができ容易に画像表示を行うことができる。
【００９１】
なお、光発電シートで発生する電荷量が小さい場合は、電極を設け、粒子の移動が開始される電圧より僅かに小さな電圧を基板間に印加する構成とする。この状態で、光発電シートに光を照射すると、粒子が移動可能な電圧以上の電圧が印加され、粒子が基板間を移動することとなる。
【００９２】
（第７の参考例）
図１０に示すように、画像形成装置１の画像表示媒体１０は、上記した参考例と同様に、画像表示面側に配置された表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５、を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２は、一対の可とう性の絶縁基板２２４の間に画素ごとに区切られた電極２００、スペーサ２２２、感圧性導電性層２２３とが設けられた構成となっている。表示基板２０２の電極２００は独立であり、感圧性導電性層２２３と、非表示基板２０３の電極２０５は電源２０７に接続されており、また、電源２０７は接地され表示する画像に応じて電圧を印加する／しないを選択できるようになっている。なお、表示基板２０２と非表示基板２０３の内側にポリカーボネートなどの誘電体材料からなる誘電体層を形成してもよい。
【００９３】
本参考例においては、表示基板２０２には電極２００となるＩＴＯ電極を有する絶縁基板にスペーサ２２２を介して感圧性導電性層２２３となる導電性薄膜を形成し、これに絶縁性基板を積層したものを使用した。なお、電極２００は画素ごとに区切られており、例えば、１画素が１０ｍｍ角であれば、９．９ｍｍ角のＩＴＯ面の周囲０．２ｍｍはＩＴＯのない絶縁性基板面となる。
【００９４】
また、可とう性の絶縁基板には、例えば、厚さ０．１２５ｍｍのポリエチレンテレフタラートフィルムを用い、スペーサ２２２は厚さ０．２ｍｍに形成する。感圧性導電性層２２３としては、ＩＴＯなどの金属、金属酸化膜を用いることができる。非表示基板２０３には、例えば、透明なＩＴＯ蒸着ガラス基板、ＩＴＯ蒸着フィルム基板、或いは不透明な銅薄膜エポキシ基板などを用いることができる。なお、スペーサリブ２０４等には、上記した参考例と同様のものを使用するのでその説明は省略する。
【００９５】
なお、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、第１の参考例と同様に、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。また、第１の参考例においては、画像書込ペン２は先端に電極を有していたが、本参考例の画像書込ペンでは、先端に誘電体層が形成されている（図示せず）。
【００９６】
以下、画像表示媒体１０の駆動について説明する。画像書込ペンにより画像表示媒体１０の表示基板２０２表面、即ち図中上側の絶縁基板２２４を押圧すると、押圧された部位の絶縁基板２２４の直下の感圧性導電性層２２３と電極２００とが接触して導通する。押圧された部位についての電極２００と非表示基板２０３の電極２０５との間には電界が発生する。一方、押圧されていない部位には変形していない感圧性導電性層２２３と非表示基板２０３の電極２０５との間に電界が発生する。したがって、電極２００と電極２０５との間に生じる電界のほうが感圧性導電性層２２３と電極２０５との間に生じる電界よりもその強度が大きく、強いほうの電界を粒子が移動する大きさに設定し、弱いほうの電界では粒子の移動が生じない大きさに設定することができる。なお、この設定は、電極２００と電極２０５との距離、および、感圧性導電性層２２３と電極２０５との距離を調整することで行うことができる。
【００９７】
このように、表示基板２０２に電極２００と感圧性導電性層２２３とを設けることで、強弱２種の電界を発生させることができ、この電界にしたがって粒子の移動を制御することで、画像書込ペンに電極を設けず、また、電源と接続しなくとも画像表示媒体に文字、画像等を描き容易に画像を表示させることができる。
【００９８】
（第８の参考例）
図１１に示すように、画像形成装置１の画像表示媒体１０は、上記した参考例と同様に、画像表示面側に配置された表示基板２０２と、表示基板２０２に対向し電極２０５、を備えた非表示基板２０３とを備えており、表示基板２０２と非表示基板２０３とは、スペーサリブ２０４を介して所定の間隙を隔てて配置される。表示基板２０２は、一対の可とう性の絶縁基板２２４の間に画素ごとに区切られた電極２００、スペーサ２２２、感圧性導電性層２２３、駆動電源２０７及び電流検知手段２２６とが設けられた構成となっている。
【００９９】
この電流検知手段２２６は検知結果を記憶する記憶手段を備えており（図示せず）、電流検知手段により何れの画素の粒子群が移動したかを検知し、記憶手段によりその画素の位置を記憶する。表示基板２０２の電極２００は独立しており、非表示基板２０３の電極２２５は電流検知手段２２６を介して電源２０７に接続されている。なお、表示基板２０２と非表示基板２０３の内側にポリカーボネートなどの誘電体材料からなる誘電体層を形成してもよい。
【０１００】
なお、表示基板２０２と非表示基板２０３との間には、第１の参考例と同様に、印加される電圧によって生じる電界によりこの基板間を移動可能な黒色粒子１８及び白色粒子２０とが所定量封入されている。
【０１０１】
本参考例にかかる画像表示媒体１０の駆動について説明する。本参考例における画像表示媒体の駆動は上記した第７の参考例と略同様である。画像書込ペンにより画像表示媒体１０の表示基板２０２の表面を押圧することで、表示基板２０２の電極２００と非表示基板２０３の電極２０５との間には電界が発生し、この電界により粒子が移動するが、この粒子の移動の際に発生する微小電流を電流検知手段２２６で検知する。そして、粒子群が移動した画素の位置を検知し記憶装置に記憶する。これにより、記憶装置が画像表示媒体１の表示基板２０２に表示させた画像を記憶することができ、記憶した画素に所定の電圧を印加することで、表示基板２０２に先に表示させたと同様の画像を再表示させることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、繰返し書き換えが可能な画像表示媒体に対して、容易に文字、画像等を入力することができ、かつ、高コントラスト、かつメモリ性の高い画像表示を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例にかかる画像形成装置の概略説明図である。
【図２】本発明の第１の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図３】本発明の第１の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図４】本発明の第２の参考例にかかる画像形成装置における電圧と表示濃度との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の第４の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図６】本発明の第５の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図８】本発明の第６の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図１０】本発明の第７の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【図１１】本発明の第８の参考例にかかる画像表示媒体の断面概略説明図である。
【符号の説明】
１画像形成装置
２画像書込ペン
２Ａ電極
１０画像表示媒体
１８黒色粒子
２０白色粒子
２００電極
２０２表示基板
２０３非表示基板
２０４スペーサリブ
２０５電極
２０６誘電体層
２０７電源
２０８感圧性導電性層
２０９光導電性層
２１０圧電性層
２１１光電性層
２２２スペーサ
２２３感圧性導電性層
２２４絶縁基板
２２６電流検知手段

Claims

画像表示面側に配置され、先端部に光導電性材料に対して導電性を誘起する波長および光量の光を照射する光源を有し、当該光源により前記画像表示面に光を照射することで書き込みを行う画像書込ペンによって書き込みが行われた部位が導電性を帯びると共に、異なる極性の電圧が印加される光導電性材料を含み、前記書き込みが行われた部位が印加された電圧に応じた極性の実効電極となる表示基板と、
前記表示基板に対向し電極を備えた非表示基板と、
前記表示基板と前記非表示基板との間隙に封入され、前記実効電極と前記電極との間に印加される異なる極性の電圧によって生じる電界により前記表示基板と前記非表示基板との間を移動可能な、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群と、
を備えた画像表示手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
画像表示面側に配置され、先端部に光発電性材料に対して発電性を誘起する波長および光量の光を照射する光源を有し、当該光源により前記画像表示面に光を照射することで書き込みを行う画像書込ペンによって書き込みが行われた部位に電荷が発生する光発電性材料を含み、前記書き込みが行われた部位が電極としての効力を有する実効電極となる表示基板と、
前記表示基板に対向し電極を備えた非表示基板と、
前記表示基板と前記非表示基板との間隙に封入され、前記実効電極と前記電極との間に発生する電界により前記表示基板と前記非表示基板との間を移動可能な、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群と、
を備えた画像表示手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。