JPH0525091B2

JPH0525091B2 -

Info

Publication number: JPH0525091B2
Application number: JP16200483A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Kaneko; Tooru Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-09-05
Filing date: 1983-09-05
Publication date: 1993-04-09
Also published as: JPS6053931A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、静電潜像の可視化に適した静電潜像
可視化装置に関する。

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云うまでもない。

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、現存存在す
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、その寿命が短かくなるという欠点を有
する。

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
置を提供するために研究した。その結果、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。しかも、
静電潜像の可視化に際して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、これを液晶表示の駆動電圧として利用で
きれば、ハードコピー作成の負担を軽減し、ハー
ドコピーとソフトコピーの両方を得ることができ
るとの知見を得た。

しかしながら、上記の様に静電潜像により液晶
素子を駆動することには、一つの問題があつた。
すなわち、このような液晶素子の動作のために
は、基本的には静電潜像の担持面と液晶素子とを
近接して積層すればよいが、この際、静電潜像担
持面と液晶素子の液晶層との間には、必ず液晶を
支持するためのガラス板等の支持体が存在し、こ
れが適当な強度を保つためには少なくとも0.1mm
程度以上の厚さを必要とする。したがつて、潜像
電位が500V前後あるいは云つても、この支持体
による電圧低下のため、実際に液晶素子にかかる
電圧は、液晶の駆動には不充分となつてしまう。

本発明の主要な目的は、このような事情に鑑み
静電潜像の持つ潜像電位を有効に液晶層にかかる
ようにし、適用範囲の広い静電潜像可視化装置を
提供することにある。

本発明の静電潜像可視化装置は、このような目
的を達成するために開発されたものであり、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、厚さ方
向のみに電気的導通を生じる様に微細導体を配置
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の配向状態とを生じる強
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
し、該潜像を前記微細導体に導通されることによ
つて、前記電極と該微細導体との間の電圧を印加
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、本発明を更に詳細に
説明する。

第１図は、静電潜像により液晶素子を駆動し、
静電潜像を可視化するための装置における静電潜
像担持体と液晶素子との基本的積層状態を示す模
式側面図である。

第１図において、液晶素子（セル）１は、ガラ
ス板等からなる一対の支持体２および３（そのう
ち、少なくとも２は透明のものを用いる）を、マ
イラー等からなるスペーサ４を介して固定し、両
方間に液晶５を封入してなる。また支持体２の内
面には、In₂O₃、SnO₂、ITO（インジウム−すず
複合酸化物）等からなる透明電極６が、また支持
体３には、透明あるいは非透明材料であり得、そ
の内面には液晶セルを反射モードで用いる場合の
ために、必要に応じて誘電体ミラー７が設けられ
ている。この誘電体ミラー７は、たとえば吸収が
零に近い誘電体多層膜を真空蒸着により形成する
ことにより得られるものである。

更に、支持体２の外面（前面）には、液晶セル
の表示モードに応じて、必要に応じて偏光板８が
配設される。また、支持体２，３の液晶層４２と
接触する最内面に位置する透面電極６、誘電ミラ
ー７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。

一方、液晶セル１の裏面には、導電基体９上に
電荷保持担体１０を形成してなる潜像担持体１１
を、その電荷保持担体側で密着させる。また透明
電極６には、この透明電極６と導電基体９との間
に、画像消去のための電圧あるいは書込み時にバ
イアス電圧を印加するための電源Ｅが接続されて
いる。

このような装置を用いて静電潜像の可視化を行
なう場合、たとえば潜像担持体１１上に正の静電
潜像１２がある場合には、液晶セルには図中に矢
示するような方向の電圧がかかる。なお便宜上、
この時、透明電極６と導電基体９は、ともに接地
状態にあるものとする。ここで先にも述べたよう
に、支持体２は少なくとも100μm程度の厚さが必
要であるのに対して液晶層５は通常0.5μm〜
10μm程度であり、潜像電位から液晶層５に配分
される分電圧は、極めて小さいものになり、液晶
を動作させるには不充分となりがちである。

この問題を解決するのが本発明の静電潜像可視
化装置である。第１図に対応して、本発明の静電
潜像可視化装置の実施例の要部の模式側面図を第
２図に示す。この例では、支持体１３として、た
とえばアクリル樹脂等の絶縁性材料からなる板体
１３ａ中に、その両面に両端が露出する形態で、
複数の微細導線１３ｂを、互いに離間して一様に
埋め込んでなるものを用いる。このような支持体
１３を使用することにより、液晶層５には、配向
変化に必要な電圧をより容易に与えることができ
る。すなわち、この支持体によれば、前記の微細
導線１３ｂにより支持体の表裏、すなわち液晶層
側と潜像担持体側とが、各々１対１の点と点の関
係で導通がとられ、しかもそれぞれの対は互いに
絶縁されているため、支持体の表裏をほぼ等電位
とすることができ、静電潜像により与えられる電
圧は、実質上ほとんど液晶層５に印加され得る。
また前記の微細導体１３ｂは、支持体１３の1m
m²あたり100〜250本程度の密度で埋め込むことは
可能であり、高精細の画質は充分保つことができ
る。

第３図は、第２図に要部を示した可視化装置の
全体的配置例を示す模式側面図である。すなわ
ち、前面を開口した外装箱３１内には、一対の駆
動ローラ３２ａおよび３２ｂに掛け回されたベル
ト状の潜像担持体１１が配置され、その非表示位
置に（第３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）１ａ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１１の裏側にはその延長部に沿つて、除電
部３３および潜像形成部３４が配置されている。
また、液晶セル１ａと対向する位置にある潜像担
持体１１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３５ａおよび３５ｂが配さ
れている。

潜像担持体１１、特にその電荷保持担体１０
（第２図）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
えば電荷保持担体１０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性シート
状媒体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３４において潜像
の形成された潜像担持体１１は、駆動ローラ３２
ａ，３２ｂの矢示方向の回転により、表示部Ａな
いしは液晶素子１ａと対向位置へ導かれる。この
位置で潜像担持体１１の潜像担持面は停止し、押
しつけローラ３５ａ，３５ｂにより液晶セル１ａ
に密着される。

次に、上記装置による静電潜像の可視化工程を
第２図および第４図以降の図面を参照して説明す
る。

まず、第２図に示す様に、たとえば電荷保持体
１０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５に作用
する。本発明の装置では、このような静電潜像の
もたらす電界を有効に利用して液晶層５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
の電界効果液晶、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
第２図ないし第３図に示す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１１と液晶セ
ルに密着させ、電源Ｅにより透明電極６と導電基
体９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１６ｂで示す様に一様に配向する。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１１を第３図に示した押し
つけローラ３５ａ，３５ｂの解除により、液晶セ
ル１ａより引き離し、また液晶５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１６
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
持面を表示部Ａに送り前記押しつけローラ３５
ａ，３５ｂにより液晶セル１ａ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５には矢示１５ａ方向の電
界が作用する。

この時、液晶層５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によつて決ま
る。

液晶層５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ｂ２
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。バイアス電圧を印加
することにより、静電潜像の与える電圧を寄与分
と合計によつて閾値以上の電圧を液晶層５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に示すように潜像の形成さ
れていない潜像担持体１１を液晶セルに密着さ
せ、電源Ｅにより透明電極６と導電基体９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１６
ａ方向に一様に配向する。

次に、第３図に示した押しつけローラ３５ａ，
３５ｂ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３
５ａ，３５ｂにより液晶セル１ａ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１６ａ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５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８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、本発明の液晶素子を組み
込んだ静電潜像の可視化装置の、別の応用に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１１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体
１１を、押しつけローラ３５ａ，３５ｂにより液
晶セル１ａ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３５ａ，
３５ｂを解除し、矢示方向にローラ２ａ，２ｂを
駆動して潜像担持体１１を回動させつつ潜像形成
手段３４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１１の回
動を停止し、押しつけローラ３５ａ，３５ｂ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３５ａ，３５ｂを解除して後、潜
像形成面を潜像転写ドラム２１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、本発明によれば、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に際して、潜像
電位の電圧を選択的に液晶層に作用させ、液晶素
子を効果的に駆動させることができる。かくし
て、ハードコピーとソフトコピーを同時に得るこ
とができ、且つハードコピー作成に伴う静電潜像
の劣化を可及的に減少させた合理的な静電潜像の
可視化装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、静電潜像により液晶素子を駆動する
原理を示す静電潜像担持体と液晶素子との積層状
態の模式側面図；第２図および第３図は、それぞ
れ本発明の静電潜像可視化装置の実施例の要部お
よび全体の模式側面図；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５図ａ１、第５図ｂ
１、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ｂ２、第５図ｃ
２、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７図は、本発明の静電潜像可視化装置の他
の例の全体模式側面図である。１……液晶素子、１ａ……本発明で用いる液晶
素子、２……透明支持体、３……支持体、５……
液晶層、６……透明電極、７……誘電ミラー、８
……偏光板、９……導電性基体、１０……電荷保
持体層、１１……潜像担持体、１３……導電性支
持体、１３ａ……絶縁体板、１３ｂ……微細導
線、３３……除電手段、３４……潜像形成部、３
５ａ，３５ｂ……押付けローラ、１５ａ，１５
ｂ，１７，１８……液晶への電界印加方向、１６
ａ，１６ｂ……液晶分子の配向方向、Ａ……表示
部、Ｅ……外部電源。

Claims

【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、厚さ方向のみ
に電気的導通を生じる様に微細導体を配置した第
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の配向状態とを生じる強誘電性
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し、該潜像を前記微細導
体に導通されることによつて、前記電極と該微細
導体との間の電圧を印加する第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。