(57)【要約】【課題】安全性及び高速応答性を満足すると共に、繰返し書換えが可能な画像表示媒体に画像を形成することができる画像形成方法、画像形成装置、及び画像表示媒体を提供する。【解決手段】画像表示媒体１０は誘電体から成る表示基板１４と非表示基板１６との間に黒色粒子１８及び白色粒子２０が封入されて構成されている。印字電極１１は最初に交流電圧を印加し、黒色粒子１８、白色２０を摩擦帯電させる。次に画像に応じた直流電圧を基板間に印加する。表示基板１４の電圧が印加された部分（非画像部）に付着していた黒色粒子１８は非表示基板１６側に移動する。【選択図】図１
2008176337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、前記一対の基板の一方の基板上に形成された光導電性層と、を備えた画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記一対の基板間に電圧を印加する電圧印加手段と、
画像に応じたパターンに形成された透過パネルと、
前記透過パネルに光を照射する光源と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含む画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
潜像担持体と、
前記潜像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記画像表示媒体が間に位置可能に前記潜像担持体と対向する位置に配置され、前記潜像担持体との間に電界を発生させるための対向電極と、
前記粒子群を予め帯電させる帯電手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含む画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
潜像担持体と、
前記潜像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記画像表示媒体が間に位置可能に前記潜像担持体と対向する位置に配置され、前記潜像担持体との間に電界を発生させるための対向電極と、
前記粒子群を予め帯電させる帯電手段と、
を備え、
前記帯電手段は、前記基板に直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含む画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
潜像担持体と、
前記潜像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記画像表示媒体が間に位置可能に前記潜像担持体と対向する位置に配置され、前記潜像担持体との間に電界を発生させるための対向電極と、
前記粒子群を予め帯電させる帯電手段として、前記基板を振動させる振動手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含む画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
潜像担持体と、
前記潜像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記画像表示媒体が間に位置可能に前記潜像担持体と対向する位置に配置され、前記潜像担持体との間に電界を発生させるための対向電極と、
前記粒子群を予め帯電させる帯電手段として前記基板を振動させる振動手段と、
を備え、
前記粒子群のうち少なくとも１種類が磁性を帯びている画像表示媒体を予め帯電させる場合、前記振動手段は、前記基板に交番磁界を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群とを含む画像表示媒体の前記複数種類の粒子群に、画像情報に応じた電界を付与する直前に交番電界の付与を行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
前記交番電界を画像表示媒体の全面に同時に付与することを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
【請求項８】
行単位の電界付与を行なうシーケンスにより画像情報に応じた電界を付与する直前に交番電界の付与を行なうことを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記交番電界の振幅は時間経過とともに漸減することを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
【請求項１０】
交番電界の電圧波形が矩形であることを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
【請求項１１】
導電性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置された正孔輸送性、電子輸送性、及び絶縁性の何れかの性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が絶縁性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性または正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１２】
正孔輸送性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置された電子輸送性または絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が絶縁性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性または正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１３】
電子輸送性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置された絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が絶縁性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性または正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１４】
絶縁性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置された絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が絶縁性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性または正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１５】
絶縁性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が絶縁性の性質を有し、正又は負に帯電する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１６】
電子輸送性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、電子輸送性または絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、正に帯電しうる、少なくとも表面が正孔輸送性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、第１の粒子とは異なる色であって、負に帯電しうる、少なくとも表面が正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１７】
絶縁性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、正に帯電しうる、少なくとも表面が正孔輸送性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、第１の粒子とは異なる色であって、負に帯電しうる、少なくとも表面が正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１８】
第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置される第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が正孔輸送牲の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項１９】
電子輸送性又は絶縁性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、電子輸送性または絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が正孔輸送性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が導電性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２０】
正孔輸送性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、正孔輸送性または絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有し、正に帯電しうる第１の粒子と、
前記空間内に封入され、第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有し、負に帯電しうる第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２１】
絶縁性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有し、正に帯電しうる第１の粒子と、
前記空間内に封入され、第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有し、負に帯電しうる第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２２】
正孔輸送性又は絶縁性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、絶縁性または正孔輸送性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２３】
導電性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、導電性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が絶縁性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２４】
正孔輸送性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、電子輸送性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が絶縁性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２５】
導電性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、正孔輸送性、導電性または絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が正孔輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２６】
正孔輸送性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、電子輸送性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が正孔輸送性または電子輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【請求項２７】
導電性の性質を有する第１の部材と、
前記第１の部材に対向して配置され、電子輸送性、導電性または絶縁性の性質を有する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に設けられた空間内に封入され、少なくとも表面が導電性の性質を有する第１の粒子と、
前記空間内に封入され、前記第１の粒子とは異なる色であって、少なくとも表面が電子輸送性の性質を有する第２の粒子と
を含む画像表示媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、画像形成方法、及び画像表示媒体に係り、特に、繰り返し書き換えが可能な画像表示媒体に画像を形成することが可能な画像形成方法、画像形成装置、及び画像表示媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所謂電子ペーパーと言われる繰り返し書き換えが可能な画像表示技術として、着色粒子の回転（Twisting Ball Display）、電気泳動、サーマルリライタブル、メモリ性を有する液晶、エレクトロクロミー等の技術が知られている。前記表示技術の内、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、画質が悪くなるという問題があった。
【０００３】
また、Twisting Ball Displayは表示のメモリ性もあり、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が、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%の白色表示はできず、やや灰色がかってしまうという問題がある。また、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】
このような技術の中で、トナーを用いて表示する画像表示媒体として、導電性の着色トナーと白色粒子とを対向する表示基板と非表示基板との間に空気を媒体として封入し、両基板の内側に電荷輸送層と電極が形成された画像表示媒体がある（非特許文献１）。このような画像表示媒体は、電荷輸送層を介して導電性着色トナーへ電荷が注入され、電荷注入された導電性着色トナーが電極により画像に応じて形成された基板間の電界により移動して表示基板へ付着する。これにより、表示基板側に導電性着色トナーと白色粒子とのコントラストとしての画像が表示される。
【０００５】
また、繰り返し書き換えが可能な画像表示媒体として、電気泳動を応用した画像表示媒体が知られている（非特許文献２）。
【非特許文献１】トナーディスプレー、日本画像学会、Japan Hardcopy '99 論文集ｐ２４９−ｐ２５１、Japan Hardcopy '99fall予稿集ｐ１０−ｐ１３
【非特許文献２】川居：マイクロカプセルを用いた電気泳動ディスプレイの開発、日本画像学会、エレクトロニックイメージング研究会、ｐ31、1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のトナーを用いた画像表示技術は、黒と白とのコントラストが低く、他の画像表示技術に比べて優れた結果を得られていない。この原因としてこの技術の報告者は、非表示基板の電極内側表面に設けた電荷輸送層に接することなく、また、他の導電性着色粒子からも孤立している導電性着色トナーが存在し、これらの孤立した導電性着色粒子は、電荷が注入されないために電界によって移動せずにランダムに基板内に存在するため、コントラストが低いと、推測している。また、高速応答性にも問題があった。
【０００７】
さらに、上記のトナーを用いた画像表示媒体は電極を用いているため、従来の像担持体上に形成された静電潜像をトナー現像し、記録用紙にトナー像を転写することにより画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置にそのまま用いることもできない。
【０００８】
一方、電気泳動、磁気泳動を用いた表示技術は、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、黒（色）表示部分に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、コントラストが悪くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事実に鑑み成されたものであり、高コントラスト、安全性及び高速応答性を満足すると共に、繰返し書換えが可能な画像表示媒体に画像を形成することが可能な画像形成方法、画像形成装置、及び画像表示媒体を提供すること、また、記録用紙に画像を形成する複写機やプリンタと共用することが可能な画像形成方法、及び画像形成装置を低コストで提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、前記一対の基板の一方の基板上に形成された光導電性層と、を備えた画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、前記一対の基板間に電圧を印加するための電極と、画像に応じたパターンに形成された透過パネルと、前記透過パネルに光を照射する光源と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、電圧印加手段は、一対の基板間に電圧を印加する。例えば、一対の基板の一方の基板上に光導電性層が形成された画像表示媒体や、前記粒子群のうち少なくとも１種類が光導電材料を含むような画像表示媒体を電極付きの基板に挟んで例えば直流電圧を印加する。これに、光導電層が形成された側の基板に画像に応じたパターンに形成された透過パネルをあて、この透過パネルに光源から光を照射、すなわち露光する。ここで、光導電層は非露光状態では、誘電層として作用し、露光状態では導電層として作用する。従って、露光状態では電圧印加手段により印加された電圧により、基板間の粒子群が画像に応じて移動し、画像が形成される。
【００１２】
請求項２記載の発明は、一対の基板と、印加された電界により前記基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群と、を含む画像表示媒体に画像を形成する画像形成装置であって、潜像担持体と、前記潜像担持体上に画像に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記画像表示媒体が間に位置可能に前記潜像担持体と対向する位置に配置され、前記潜像担持体との間に電界を発生させるための対向電極と、前記粒子群を予め帯電させる帯電手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、帯電手段により粒子群を予め帯電させることにより十分に粒子を基板間で移動させることができ、安定して画像を表示することができる。
【００１４】
なお、帯電手段は、請求項３にも記載したように、前記基板に直流電圧及び交流電圧の少なくとも一方を印加する。ここで、直流電圧を基板に印加した場合には、粒子群を一方の基板側に一様に付着させることができるため、対向電極にバイアスを印加する必要がない。また、交流電圧を印加した場合には、粒子群を十分に帯電させることができる。また、請求項４にも記載したように、前記帯電手段は、前記基板を振動させる振動手段としてもよい。また、請求項５にも記載したように、粒子群のうち少なくとも１種類が磁性を帯びている画像表示媒体を予め帯電させる場合は、前記帯電手段は、前記基板に交番磁界を印加するようにしてもよい。
【００１５】
請求項６記載の発明によれば、一対の基板と、印加された電界により基板間を移動可能に前記基板の間に封入されると共に、色及び帯電特性が異なる複数種類の粒子群とを含み、粒子群のうち少なくとも２種類の粒子群が互いに帯電性が異なることを特徴とする画像表示媒体に、画像情報に応じた電界を付与する直前に交番電界の付与を行なうことにより、画像表示直前に基板間で粒子を強制的に振動させるので、基板面に付着した粒子を引き剥がして、画像に応じた粒子の移動を促進することができる。
【００１６】
請求項７記載の発明によれば、画像情報に応じた電界を付与する直前に、交番電界を画像表示媒体の全面に同時に付与することにより、短時間のうちに、基板内の粒子を移動化することができる。これは文字や絵柄の電極を用いて基板間に電界を付与して粒子を移動する場合や、マトリックス構造の電極を用いて基板間に電界を付与して粒子を移動する場合に有効である。
【００１７】
請求項８記載の発明によれば、マトリックス電極で行単位の電界付与を行なうシーケンスで、画像情報に応じた電界を付与する直前に交番電界の付与を行なうことにより、全面同時駆動の信号を送るための新たなシーケンスや配線を施すことなく、画像表示直前に全面で粒子を強制的に振動させるので、特別な装置を増やすことなく画像表示に必要な装置のみで画像に応じた粒子の移動を促進することができる。
【００１８】
請求項９記載の発明によれば、交番電界の振幅を時間経過とともに漸減することにより、粒子の摩擦帯電による帯電量増加に伴う移動速度の増大を防ぎ、往復している粒子の移動速度を徐々に零にして、粒子同士、粒子と基板の間の付着力を減ずるので、粒子が電界に応じて移動しやすくすることができる。
【００１９】
請求項１０記載の発明によれば、交番電界の電圧波形を矩形とすることにより、単位時間に電界によって粒子に作用する力が大きくなるので、電界に対する応答性を増し、より短時間で粒子が対向面に移動することができる。
【００２０】
ところで、本発明者らは本発明を為す過程において、前述のトナーを用いた表示媒体の問題点を次のように推測している。即ち、先のトナーを用いた画像表示媒体は、白色粒子を電界に無反応の静的な媒体として取り扱い、その中を黒色導電粒子が泳動させるように表示媒体を構成していた。このため、基板間を移動できるのは、２種類の粒子群の一方（黒色導電粒子）でしかない。具体的には、基板間に白色粒子を十分に粒子を詰め込む構造とすることで、白色粒子をほぼ静止状態に固定することを可能としている。しかしこの構成では、一方の黒色導電粒子は高密度の白色粒子中を移動しなければならず、更には基板表面付近に滞留した白色粒子を黒色導電性粒子は排除することが困難になるため、灰色がかった色しか表示できずコントラストが低下したものと想像される。
【００２１】
また、導電性粒子を用いる場合には直接電荷注入用の電極に触れない粒子は、他の帯電した導電性粒子と接触する機会が無い限りは電荷注入の機会がないから、電界に対しては反応しないはずである。つまり、いくら個々の特性としては帯電性が良好な黒色導電粒子を用いていても、動かない白粒子が存在する状態であっては、ほとんどの黒色導電粒子は移動できず、画像表示に寄与しなかったものと想定される。
【００２２】
そこで、本発明においては、印加された電界によりそれぞれ異なる粒子群に属する粒子が互いに逆方向に基板間を移動可能となるように、画像表示媒体を構成することとした。さらに、これらの粒子は、粒子群により帯電特性が異なっているので、電界による移動特性も異ならせた。
【００２３】
逆極性の絶縁性粒子を用いる場合には、封入直後は基板間で各粒子はクーロン力によって各粒子群は混合した状態にあり、これら粒子間のクーロン力以上の電界を印加することにより、逆極性粒子は引き離され、それぞれ逆極性の電界方向に移動して基板表面に付着する。電界が切断されても粒子は鏡像力とvan der Waals力によって基板側に保持される。なお、各粒子群はそれぞれの基板側に堆積しており、実際的には書換え時の印加電圧は鏡像力とvan der waals力以上の外力を与えればよい。
【００２４】
導電性粒子を用いた場合には、各種類の粒子群が基板間を移動可能な状態であれば、導電粒子の移動も良好となり、粒子同士が接触する確率が増えて、基板間に存在していた無帯電粒子に電荷供給される場合が増加し、これらの粒子も電界による移動を開始させることができる。
【００２５】
同極性であっても帯電特性が異なり電界に対する応答性が異なる粒子の場合には、そもそも同極性粒子であるので粒子間の流動性が高い性質を備えているはずであるが、高密度に充填しすぎるとやはりvan der Waals力により凝集してしまう場合がある。本発明では電界方向に応じて基板間を移動可能な程度に封入されているため、粒子の移動がスムーズに行なわれ、応答性のよい画像表示が行える。なお、この場合には、まず帯電量の多い種類の粒子が付着し、さらに電界を強くすることで帯電量の弱い粒子をさらに付着させることで、色を変化させることもできる。
【００２６】
他の組合わせとしては、導電性粒子と絶縁性粒子との組合わせ、ホール型・電子型といった異なる導電型の導電特性を有する２種類の導電粒子を用いることも可能である。
【００２７】
ただし、いずれの粒子の組合わせを用いる場合であっても、少なくとも２つの種類の粒子群は、別極性の帯電特性を有する方が好ましい。前述のように逆極性であるためにそれぞれが逆の電界方向に移動して応答性が極めて良好となる。さらに、極性により粒子が明確に分離されるので、画像のコントラストや尖鋭度が向上する。特に、互いに逆極性に帯電する白色粒子と他の色を呈する粒子を用いる場合には、あたかも紙の上に画像を印刷したかのような画像を表示することができる。
【００２８】
また、逆極性の粒子がそれぞれ絶縁性粒子であれば電界による移動時に粒子間における摩擦帯電が発生し帯電量を増加させるため、無電界時の画像メモリー特性が向上するという効果も奏される。
【００２９】
なお、ここで「基板間を移動可能」とは、一方の基板側に存在する粒子が電界印加によって他方の基板側に移動できることを意味しており、ある電界によってすべての粒子群の粒子が同時に移動する場合だけでなく、ある粒子群の粒子はある電界強度によっては移動しないが、電界強度を上げれば移動可能となる場合も含む。すなわち、このような状態で封入されていれば、粒子の移動が、他の種類の粒子群の粒子の存在によって実質的に阻害されることがなくなる。
【００３０】
また、各種類の粒子が基板間を移動可能とするには、基板内の粒子の充填率、粒子間の流動度、粒子形状、粒子径、粒子の材料、基板内面（粒子と電極が直接触れる場合には電極表面）のいずれかあるいは複数を組み合わせて設定すればよいが、特に以下のようにするとよい。
【００３１】
基板間に含まれる全粒子の充填率は０．１％以上５０ｖｏｌ％以下であれば画像表示が可能となるが、４０％以下、特に２５％以下であれば画像のコントラストがよくとれるため好ましい。５０％を越えると急激に粒子が密となってその移動が阻害され始め、一方の基板側に止まってしまう粒子の割合が増加し、コントラスト低下の原因となってしまう。５０％以下とすれば、各粒子は基板間を移動可能となる。
【００３２】
粒子間の流動度は高い方が好ましい。このため粒子外形は曲面形状がよい。更に好ましくは楕円球などの球状であり、更に好ましくは真球がよい。流動度を高めるには、摩擦力を低下させる外添剤の添加を組合わせてもよい。
【００３３】
粒子径は、印加する電界で移動可能であればよいが、平均粒径が１μｍ以上が好ましい。１μｍ以下だと、粒子間あるいは粒子・基板間の結合力はクーロン力よりもファン・デル・ワールス力の方が優勢となってしまい、電界によって逆極性の粒子を引き離すことがそのままでは困難となってしまう。ただし、超音波振動など電界以外の力を組み合わせることによって粒子を分離できるようにすれば、１μｍより小さくしても使用できる場合がある。特に画像のメモリ性の高いことを要求する場合には、1μｍより小さくするとよいし、書換装置を簡易にしたり、書き換えを高速に行わせるなら1μｍ以上とするとよい。
【００３４】
粒子と、基板材料あるいは電極など粒子と接触する部分との組合わせとしては、互いの付着力が小さくなるものを選択した方が粒子の基板間の移動は容易になるので、高速書き換えには好ましい。基板表面は平坦としても散乱面（特に裏面側基板の観察面側）としてもよい。
【００３５】
また、基板間に透明絶縁溶媒も封入させて電気泳動的に２種類以上の着色粒子を移動させることも可能である。即ち、従来の白色絶縁液体中を着色粒子を電気泳動させる場合に比べて、画像のコントラストを高くすることができるからである。
【００３６】
しかし、粒子の移動が溶媒の粘性によって阻害されるため高速応答性には劣っており、また溶媒による入射光の屈折・散乱によって裏面側の着色粒子の色が劣化する場合がある。したがって、各種類の粒子群は真空中、あるいは、特に使用上および製造上の取り扱いやすさを考慮すると、空気などの気体中に封入される形態が最も好ましい。
【００３７】
各粒子の帯電方法としては、封入後に電界によって帯電させる方式の他、予め複数種類の粒子群を混合することで帯電させ、その後に基板間に封入させることもできる。また、絶縁粒子であれば、封入後表示媒体自体を振って、粒子を攪拌・摩擦帯電させることでそれぞれ逆極性に帯電させることも可能である。
【００３８】
また、粒子の平均帯電量（fC/個）はおおよそ粒子の平均粒子径２ｒの二乗に比例し、平均粒子径が小さいほど平均帯電量（fC/個）は小さくなるため、粒子径に応じて平均帯電量の好ましい範囲も異なることがわかった。即ち、各粒子の平均帯電量は±５×（ｒ2/１０2）fC/個以上、±１５０×（ｒ2/１０2）fC/個以下が好ましい。平均帯電量が５×（ｒ2/１０2）fC/個より小さいと、粒子は分離して異方向へ基板間を移動するものの、十分な表示濃度を示さない。また、１５０×（ｒ2/１０2）fC/個よりも大きいと、粒子は分離せず、凝集体となり同じ方向へ移動し、表示濃度コントラストも小さくなってしまう。なお、粒子の帯電特性は、粒子を構成する材料、粒子に添加する外添剤・内添剤、粒子の層構造、粒子の形状等によって制御することが可能である。
【００３９】
粒子群のうち少なくとも１種類の粒子はその表面に添加剤を含有し、該添加剤がＴｉＯ（ＯＨ）2 とシラン化合物との反応で得られるチタン化合物を含有することにより、適度な帯電量と安定した帯電維持性と良好な流動性を粒子群に与えるので、基板間に与えられた電界により粒子が基板内側表面に強固に付着することなく基板間を円滑に安定に移動することができ、高いコントラストで画像表示することができる。
【００４０】
従って、画像に応じて電界を加えることにより画像に応じて粒子群が移動し、粒子群の色のコントラストにより画像を表示させることができる。また、電界が消失しても基板上へ移動した粒子群は鏡像力と付着力によりその場に留まり、画像を保持できる。経時後、再び電界を加えると粒子群は再び移動することができる。このように画像に応じて外部から電界が加えられることにより繰り返し画像を表示させることができる。なお、粒子群の色は少なくとも２種類あればよい。なお、粒子群に電荷輸送性を持たせても良い。また、一対の基板は、誘電体などの絶縁性材料、導電性材料、電荷輸送性材料を用いることができる。すなわち、画像表示媒体は、例えば請求項１１乃至請求項２７に記載した構成のものを用いることができる。ここで、コントラストが取れる、すなわち画像表示可能な粒子と基板との組み合わせについての表を図４３に示す。
【００４１】
ここで、表中の各符号は以下の内容を示す。なお、表中の空欄はコントラストが取れない、すなわち画像表示が不可能な組み合わせであることを示す。
【００４２】
次に、表中の記号について説明する。アルファベットは粒子の帯電プロセスを表す。
【００４３】
Ａ：第１の粒子、第２の粒子は予め摩擦帯電によって互いに反対の程に帯電することにより部材間の電界にしたがって移動し、互いに反対の部材に付着してコントラストがとれる。
【００４４】
Ｂ：いずれか一方の粒子が基板より電荷を注入されて帯電し、部材間の電界にしたがって移動する。他方の粒子は一方の粒子の移動による摩擦あるいは予め撹絆、振動などによる摩擦によって帯電し部材間の電界にしたがって移動する。
【００４５】
Ｃ：第１の粒子、第２の粒子とも基板より電荷を注入されて帯電し、部材間の電界にしたがって移動する。
【００４６】
次に、アルファベットに付与しているダッシュ記号（Ｂ’、Ｃ’）は、いずれの部材より粒子が電荷注入されるかを示したものである。
【００４７】
ダッシュ記号のないもの（Ｂ、Ｃ）：第１、第２双方の部材より電荷が粒子に注入される。
【００４８】
ダッシュ記号のあるもの（Ｂ’、Ｃ’）：一方の部材のみより電荷が粒子に注入される。
【００４９】
さらに、丸囲みの数字は部材間に電界をかけたときに粒子がどのような挙動をしてコントラストがとれるかを示したものである。
【００５０】
丸１：第１の粒子、第２の粒子は互いに反対の部材に付着してコントラストがとれる。
【００５１】
丸２：部材より電荷注入される導電性粒子は双方の部材より電荷注入を受けて帯電して部材間を振動する。電界をなくすと同時に粒子は部材に付着するため半数ずつ双方の部材に付着する。しかし、他方の粒子は一方の部材からしか電荷注入を受けないため、電界によって一方の部材に付着する。よってコントラストが取れる。
【００５２】
丸３：導電性粒子は電界極性によらず同じ部材に常に付着する。他方の粒子は部材間の電界極性に応じて移動する。よって、他方の粒子の付着量によってコントラストが取れる。
【００５３】
なお、表中空欄部の正孔輸送性、電子輸送性、導電性を示す粒子においても、第１の粒子、第２の粒子の混合攪拌によって摩擦帯電が発生して互いに異極に帯電し、基板から受ける電荷注入やそれぞれの粒子同士の接触によって互いの粒子の電荷が中和されたり、同極に帯電することのない場合においてはこの限りではなく、コントラストが取れるものである。
【発明の効果】
【００５４】
以上説明したように、本発明によれば、印加された電界により一対の基板間を移動可能に封入される、色及び帯電特性の異なる複数種類の粒子群を画像に応じて移動させて画像形成するので、繰り返し書き換えが可能となり、かつ表示画像コントラスト、安全性、応答性に優れる、という効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を詳細に説明する。
【００５６】
図１には、本実施の形態に係る画像表示媒体および画像表示媒体に画像を形成するための画像形成装置が示されている。
【００５７】
第１の実施の形態に係る画像形成装置１２は、図３０に示すように電圧印加手段２０１を備えている。画像表示媒体１０は、画像が表示される側の表示基板１４と該表示基板１４と対向する非表示基板１６との間に、スペーサ２０４と黒色粒子１８及び白色粒子２０とが封入された構成となっている。表示基板１４及び非表示基板１６には、後述するように透明電極２０５が付されているが、非表示基板１６の透明電極２０５は接地されており、表示基板１４の透明電極２０５は電圧印加手段２０１と接続されている。
【００５８】
次に、画像表示媒体１０の詳細について説明する。画像表示媒体１０の外側を構成する表示基板１４および非表示基板１６には、例えば50×50×1.1mmの透明電極ITO付き7059ガラス基板を使用する。ガラス基板の粒子と接する内側表面２０６はポリカーボネート樹脂（ＰＣ-Ｚ）で厚さ5μmでコートされている。40×40×0.3mmのシリコンゴムプレート２０４の中央部を15×15mmの正方形に切り抜いて空間を形成し、このシリコンゴムプレートを非表示基板１６上に設置する。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）と、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）、とを重量比２対１の割合で混合し、この混合粒子約15mgを前記シリコンゴムプレートの正方形に切り抜いた空間にスクリーンを通して振るい落とす。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とを密着させ、画像表示媒体１０を形成する。
【００５９】
上記画像表示媒体１０の駆動状態を図３１を用いて説明する。表示基板１４の透明電極に直流電圧200Ｖを印加すると、非表示基板１６側にあったマイナスに帯電された白色粒子の一部が電界の作用により表示基板１４側へ移動し、直流電圧500Ｖ以上を印加すると表示基板１４側へ多くの白色粒子が移動して表示濃度がほぼ飽和する。この時、プラスに帯電された黒色粒子は非表示基板１６側へ移動する。ここで、電圧を０としても、表示基板上の粒子は移動せず、表示濃度に変化はなかった。
【００６０】
次に、表示基板１４の透明電極上に直流電圧−100Ｖを印加しても粒子は移動しない。表示基板１４の透明電極に直流電圧−200Ｖを印加すると、非表示基板１６側にあったプラスに帯電された黒色粒子の一部は電界の作用により表示基板１４側へ移動し、さらに直流電圧−500Ｖ以上を印加すると表示基板１４側へ多くの黒色粒子が移動して表示濃度がほぼ飽和する。この時、マイナスに帯電された白色粒子は非表示基板１６側へ移動する。ここで、同様に電圧を０としても、表示基板上の粒子は移動せず、表示濃度に変化はなかった。
【００６１】
以上のように、印加する電圧の大きさに対して粒子が移動しない不感帯が存在し、粒子移動に対する電圧のしきい値が存在する。この特性は単純マトリックス駆動に適している。
【００６２】
次に第１実施の形態の作用について説明する。
【００６３】
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添加混合された白色粒子２０は、黒色粒子１８および基板内側表面２０６との摩擦帯電により、適正な負極性に帯電する。白色粒子２０の平均帯電量は −16ｆC、黒色粒子１８の平均帯電量は ＋16ｆC であった。このときの基板内側表面はポリカーボネート樹脂（ＰＣ-Ｚ）である。基板内側表面２０６の材質は粒子の帯電極性に大きな影響を及ぼすので、適宜選択しなければならない。上記のシラン処理されたチタニアの微粉末は粒子の帯電性を、高すぎない適性レベルに押さえ、また粒子の流動性を高いレベルに保つ作用がある。
【００６４】
チタン化合物の添加量は粒子の粒径と微粉末の粒径の兼ね合いから適宜調整される。添加量が多すぎると白色粒子表面から遊離した微粉末が発生し、これが一部の黒色粒子１８の表面に付着して、黒色粒子１８と白色粒子２０の帯電極性が同じになり、電界に対して同方向へ移動するので、好ましくない。チタン化合物の量は、粒子の粒径等により変化するが、粒子１００重量部に対して、０．０５〜1．０重量部、より好ましくは０．1〜０．５重量部である。
【００６５】
また、粒子への微粉末の添加は白色粒子２０、あるいは黒色粒子１８のどちらか一方にのみ行うことが望ましい。複数の粒子に其々異なる極性の微粉末を外添した場合、遊離した異極性の微粉末が強固に凝集して粒子の凝集体を形成しやすく、この凝集体は電界で移動せず、画質劣化になる。２種類以上の粒子に微粉末を添加する場合は、粒子表面に微粉末を衝撃力で打込んだり、粒子表面を加熱して微粒子を粒子表面に固着して、遊離し難くすることが望ましい。
【００６６】
また、本実施の形態で用いる粒子の形状は真球であるため、粒子間の接触はほぼ点接触、および粒子と基板内側表面との接触もほぼ点接触であり、粒子間および粒子と基板内側表面２０６とのvan der Walls力に基づく付着力が小さい。従って、基板内側表面２０６が誘電体であっても電界により帯電粒子が基板内を円滑に移動できる。
【００６７】
また、隠ぺい力が高い無機顔料のひとつである酸化チタンを含有した粒子を用いるので、基板内側表面２０６を面積率７０％でほぼ全面をカバーする白色粒子２０が高い白色濃度を与えることができる。図３２に白色粒子２０の面積率、黒色粒子１８の面積率と表示濃度との関係を示す。この時の白色粒子２０と黒色粒子１８の混合比率は２：１である。面積率７０％でほぼ全面を覆い、飽和濃度に近い。
【００６８】
また、白色粒子２０と黒色粒子１８の粒子径をほぼ同等にすることで粒子間の付着、凝集が回避されるので、高い白色濃度および黒色濃度が得られる。一方の粒径が小さいと、大きな粒子の周囲に付着して本来の色濃度を下げる。また、コントラストは白黒粒子の混合比によっても変化する。２粒子の表面積が同等になる混合比率の近傍が望ましい。これから大きくずれると比率の多い粒子の色が強くなる。但し、同色で濃い色調の表示と淡い色調の表示でコントラストを付けたい場合や、２種類の着色粒子が混合して作り出す色で表示したい場合はこの限りではない。
【００６９】
次に、他の物質を列記する。粒子に混合する微粉末は、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、正負の帯電性、流動性、環境依存性などを調整されている。よく知られている疎水性シリカや疎水性酸化チタンを用いることができる。特に、特開平１０−３１７７号公報記載の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能も従来の酸化チタンに対し、大きく改善されているものである。
【００７０】
ここで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、特殊シリル化剤のいづれのタイプ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。白色粒子２０としては、上記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MBX−ホワイト）のほかに、架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（綜研化学（株）製ケミスノーMX）に酸化チタン顔料の微粉末を添加し混合したもの、さらに衝撃力によりこの球状微粒子に白色顔料微粉末を打込み微粒子表面に固定化したもの、さらにスチレン樹脂やフェノール樹脂やシリコーン樹脂やガラスなど各種材料からなる母粒子の表面に白色顔料の微粉末を付着させたり、埋め込んだりした粒子が挙げられる。架橋ポリメチルメタクリレートの球状微粒子（綜研化学（株）製ケミスノーMX）は単分散で粒径が揃っており、各粒子の帯電性が均一で、電界に対する粒子移動のしきい値がよりシャープになるとともに、高いコントラストが得られる。白色顔料は、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、白色粒子として、空気を内包した多孔質のスポンジ状粒子や中空粒子も挙げられる。また、複写機やプリンタに用いられるトナー、特に重合法や懸濁法などの湿式法によって作成される球状粒子も挙げられる。
【００７１】
黒色粒子１８としては、上記の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MBX-ブラック）のほかに、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体からなる真球状粒子（積水化学工業（株）製ミクロパールＢＢ、ミクロパールＢＢＰ）、フェノール樹脂粒子を焼成したアモルファスカーボンの微粒子(ユニチカ製 ユニベックスGCP)、炭素及び黒鉛質の球状微粒子（日本カーボン（株）製ニカビーズICB、ニカビーズMC、ニカビーズPC）があげられる。さらにまた、白色、黒色の粒子のほかに、赤色や青色や緑色やマゼンタやシアンやイエローや金色や銀色など有色の粒子を用いることができる。例えば、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MBX-レッド）、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体からなる微粒子の表面に無電界ニッケルメッキを行ったのち金置換メッキを施した真球状導電性粒子（積水化学工業（株）製ミクロパールAU（商品名））などがある。また、複写機やプリンタに用いられるトナー、特に重合法や懸濁法などの湿式法によって作成される球状粒子も挙げられる。
【００７２】
一例として、マゼンタ色の球状粒子は次のように調整される。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した。その後減圧下で酢酸エチルを除去し、水洗、乾燥、分級してマゼンタ色の粒子を得た。粒子の平均粒径は7μmであった。この赤色粒子と前記の白色粒子とを１：5の重量比で混合し、基板間に封入して電界をかけることにより、赤色と白色のコントラストのある表示が得られた。
【００７３】
上記により、良好な帯電性、流動性、環境安定性、に優れた粒子群が得られ、この粒子群が封入された基板間に電界を付与し、粒子群を移動することにより、高い黒色濃度と白色濃度が得られ、高いコントラストの表示ができる。
【００７４】
（実施例１）
次に第１実施形態の実施例について説明する。
【００７５】
第１実施形態の画像表示媒体１０に関し、充填率と白色粒子２０及び黒色粒子１８の基板間の移動特性の充填量および充填率の依存性を実験し、表１の結果を得た。なお、黒色粒子１８の平均粒径は２０μｍ、白色粒子２０の平均粒径は２０μｍであり、黒色粒子１８と白色粒子２０の混合割合は、1：２（重量比）とした。この時、黒色粒子１８の真比重は１．２３、白色粒子２０の真比重は１．８５であった。また、充填率は、（粒子体積の総和／基板間体積）で表される。
【００７６】
【表１】
2008176337.tif 000003
表１の結果から、粒子の充填率を５０％以下となるように粒子群の粒子を封入するとすれば各粒子が基板間を移動可能となることがわかった。また、充填率を４０％以下とすることで画像のコントラストをとることできる程度に粒子を移動させることが可能となり、特に充填率を２５％以下とすることにより、粒子をより移動しやすくすることができることがわかった。
【００７７】
また、充填量３ｍｇ／ｃｍ2未満では、例７のように、黒色濃度は１．２とやや低くなる。充填量３．８ｍｇ／ｃｍ2以上にすると、図４１に示すように、表示基板面に付着する粒子の投影面積率は７０％以上になり、略１層の粒子層が基板内面に形成され、十分な黒色濃度（１．４以上）が形成される。さらに好ましい充填量は、６〜１２ｍｇ/ｃｍ2である。従って、濃度の観点から充填量は略３ｍｇ／ｃｍ2以上必要である。図４２に示したように、基板間空隙を拡大すればより低い充填率でも十分な濃度を得ることができるので、充填率の下限は基板間空隙の大小に依存する。例１２のように基板間距離を１５ｍｍとしたとき、充填率０．１２％で充填量は略３ｍｇ／ｃｍ2となる。従って、濃度の観点から充填率は略０．１％以上必要である。
【００７８】
また、表示濃度の観点から基板間に充填される粒子の好ましい充填状態は、表示基板面に付着する粒子の投影面積率が３０％以上（表示黒濃度は０．８以上）、好ましくは５０％以上（表示黒濃度は１．２以上）、より好ましくは６０％以上（表示黒濃度は１．３以上）となることである（図４１参照）。
【００７９】
なお、表１及び図４２で示した充填量は第１実施形態の画像表示媒体１０における値であり、用いる粒子の比重により変わる値である。
【００８０】
（実施例２）
次に、混合された粒子群を、表示基板内面材料（ポリカーボネート樹脂）で被覆した内壁を持つサンプル瓶に封入し、攪拌装置で帯電量が飽和するまで十分攪拌した後に、帯電量測定装置（Charge Spectrograph）で測定した各粒子の平均帯電量を測定した。また、上記粒子群を基板間に封入して基板間に電圧を印加して粒子の電界移動性、および表示濃度を調査した。結果を以下に示す。
【００８１】
【表２】
2008176337.tif 000004
平均粒子径２０μmの各粒子の平均帯電量が５〜６０fC/個で、粒子は分離して異方向へ基板間を移動し、十分な表示濃度を示した。一方平均帯電量が３fC/個では、粒子は分離して異方向へ基板間を移動するものの、十分な表示濃度を示さなかった。また、粒子の帯電極性が同極性で平均帯電量も同等の場合はやはり分離せず、同じ方向へ移動し表示濃度コントラストが取れなかった。さらに、帯電量が１６５fC/個では粒子は分離せず、凝集体となり同じ方向へ移動し、表示濃度コントラストも小さくなってしまった。
【００８２】
各粒子の平均帯電量（fC/個）はおおよそ粒子の平均粒子径２ｒの二乗に比例し、平均粒子径が小さいほど平均帯電量（fC/個）は小さくなる。したがって、これを加味すると、おおむね粒子の平均帯電量は５×（ｒ2/1０2）fC/個以上、１５０×（ｒ2/1０2）fC/個以下とすることが、画像表示に必要な表示濃度コントラストを得るのには好ましいことがわかった。
【００８３】
［第２実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００８４】
図３３には、本実施の形態に係る単純マトリックスを用いた画像表示媒体４０１および画像表示媒体１０に画像を形成するための画像形成装置１２が示されている。電極４０３Ａｎ及び４０４Ｂｎ（ｎは正数）を単純マトリックス構造にし、電極４０３Ａｎ、４０４Ｂｎによって挟まれた空間に帯電性の異なる複数の粒子群を封入し、波形発生装置４０５Ｂ及び電源４０５Ａにより構成された電界発生装置４０５により、各電極４０３Ａｎ、４０４Ｂｎに電位を発生させ、シーケンサ４０６によって電極の電位駆動タイミングを制御して、各電極の電圧の駆動を制御し、片方の面の電極４０３Ａ１〜Ａｎには１行単位で粒子が駆動できる電界を付与し、他方の面の電極Ｂ１〜Ｂｎには画像情報に応じた電界を面内同時に付与させることができる。
【００８５】
図３４、図３５、図３６に図３３の任意の面での画像形成部の断面を示す。粒子は、電極面あるいは基板面に接触しており、基板の少なくとも一方の面は透明で粒子の色を外部から透過してみることができるものである。電極４０３Ａ，４０４Ｂは、図３４、図３５に示すように基板に埋めこまれて一体化しても、図３６のように基板と分離した形態をとってもよい。
【００８６】
上記の構成で、単純マトリックス駆動を行なう例を挙げて、図３７を用いて作用を説明する。着色粒子に黒の着色粒子を用い、白色粒子２０が負帯電、黒色粒子１８が正帯電とし、白黒表示を表す例を示す。粒子の移動する電界のしきい値を±Ｅ0とする。すなわち図３８のような表示濃度と電界の関係を示す粒子群を用いる。表示面は列側にあるものとし、表示面側へ向う電界を正とする。駆動を行なう行をＡk、任意の列をＢkとする。駆動電圧ＶAkは電極４０３Ａに付与するが、粒子は粒子の帯電量と基板間の電界によって作用される。そこで、粒子が接触している基板内面の表面電位を規定し、駆動に寄与する行を表面電位ＶA+、行なわない行を表面電位ＶA-とする。電極４０４Ｂの駆動電圧ＶBkも同様に粒子が接触している基板内面の表面電位を規定し、白色表示を行なう列を表面電位ＶB+、行なわない列には表面電位ＶB-とする。また基板間の距離をｄとする。
【００８７】
次に、各電界における粒子移動のメカニズムを示す。駆動を行なう行では、行のストライプにＶA+の電位、列のストライプには駆動行の表示内容に応じてＶB+、ＶB-、の電位が生じる。そのとき、基板間にかかる電界は以下で示される。
【００８８】
Ｅ1＝（ＶB+−ＶA+）／ｄ、      Ｅ2＝（ＶB-−ＶA+）／ｄ …（１）
また、白色表示を行なうためには電界を正のしきい値よりも大にしなければならないので以下の条件が必要となる。
【００８９】
Ｅ1＞Ｅ0    …（２）
同様に黒色表示では電界を負のしきい値よりも小にしなければならないので以下の条件が必要となる
Ｅ2＜−Ｅ0      …（３）
ここで、あらかじめ全面に黒表示となるようになっていた場合、白粒子が移動しなければ良いため、列側に強い正電界が生じなければよい。すなわち、以下の条件でもよい。
【００９０】
Ｅ1＞Ｅ0＞Ｅ2 …（４）
駆動を行なわない行において図３９に示すように、行のストライプにＶA-の電位、列のストライプには駆動行の表示内容に応じてＶB+、ＶB-の電位が生じる。そのとき、基板間にかかる電界は以下で示される。
【００９１】
Ｅ3＝（ＶB+−ＶA-）／ｄ、      Ｅ4＝（ＶB-−ＶA-）／ｄ …（５）
駆動を行なわないためには粒子が表示色によらず固定されていなければならない。
【００９２】
よって、電界は正負にかかわらず閾値よりも小さくなければならない。すなわち以下のようになる。
【００９３】
｜Ｅ3｜＜Ｅ0、  ｜Ｅ4｜＜Ｅ0 …（６）
以上から、（（２）、（３）または（４））かつ（６）を満足するような電界の設定を行なうことにより、単純マトリックス駆動による表示が可能になる。
【００９４】
なお、粒子は電界に対して移動のしきい値を持つものであれば駆動は可能であり、粒子の色、帯電極性、帯電量、形状などの制限を受けるものではない。
【００９５】
（実施例１）
次に第２実施形態の実施例について説明する。
【００９６】
画像表示媒体１０の外側を構成する表示基板電極４０３Ａおよび非表示基板電極４０４Ｂには、４ｍｍピッチストライプ８本からなる透明電極ITO付き7059ガラス基板（40×50×1.1mm）を使用した。ガラス基板の粒子と接する内装面はポリカーボネート樹脂で厚さ5μmでコートされている。40×40×0.3mm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、このシリコンゴムプレートを非表示基板403上に設置する。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）と、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）、とを重量比２対１の割合で混合し、この混合粒子約25mgを前記シリコンゴムプレートの正方形に切り抜いた空間にスクリーンを通して振るい落とす。その後、このシリコンゴムプレートに表示基板電極４０３Ａを非表示基板電極４０４Ｂとがマトリックス状になるよう配置して密着させ、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とを密着させ、画像表示媒体１０を形成する。このとき電極間距離は0.3ｍｍとなる。
【００９７】
次に、駆動に必要な電位設定を先に述べたメカニズムに対応した例で示す。
【００９８】
駆動寄与する行をＶA+＝−４００Ｖ、寄与しない行をＶA-＝０Ｖ、白表示を行なう列をＶB+＝＋４００Ｖ、黒表示を行なう列をＶB-＝０Ｖとして、マトリックス駆動を行なった。本実施例の構成では、粒子移動のための閾値は±５００ＶであることからＥ0＝1.67ＭＶ／ｍとなる。同様にＥ1＝2.67ＭＶ／ｍ、Ｅ2＝1.33ＭＶ／ｍ、Ｅ3＝1.33ＭＶ／ｍ、Ｅ4＝0ＭＶ／ｍとなる。
【００９９】
（４）式、（６）式を満たすので、マトリックス駆動が可能になる。ここでは、（４）式を満たす方法を用いたため、あらかじめ全面黒表示をする電界ＥX＝−2.67ＭＶ／ｍとなるように全面の駆動をした後に表示駆動をおこなった。
【０１００】
その結果、１行あたり0.1秒の駆動時間で単一画素とまったく同じ濃度コントラストの任意の模様の作成ができた。
【０１０１】
（実施例２）
次に、多数のストライプおよび電極間距離を縮めたＩＴＯ透明基板を用いて、駆動電圧を減じた駆動例を示す。
【０１０２】
粒子の組み合わせは実施例１と同様で、ＩＴＯ電極を行側に０．４ｍｍピッチ４８０本のストライプを埋めこんだもの、列側に０．４ｍｍピッチ６４０本の電極を埋めこんだものを用い、駆動ドライバとして行側には日立製ECN2112を１５個、列側にはECN2001を２０個並列に並べて行なった。電極間距離は0.12ｍｍである。
【０１０３】
実施例１同様、ＶA+＝−１６０Ｖ、ＶA-＝０Ｖ、ＶB+＝＋５０Ｖ、ＶB-＝０Ｖで実験をおこなった。Ｅ1＝1.75ＭＶ／ｍ、Ｅ2＝1.33ＭＶ／ｍ、Ｅ3＝0.42ＭＶ／ｍ、Ｅ4＝0ＭＶ／ｍで（４）式、（６）式を満たしている。（４）式を満たす方法を用いたため、あらかじめ全面黒表示をする電界ＥX＝−1.75ＭＶ／ｍとなるように全面の駆動をした後に表示駆動をおこなった。その結果、１行あたり５msecの駆動時間で画像の表示を行なうことを確認できた。
【０１０４】
［第３実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第３実施形態を詳細に説明する。
【０１０５】
ここでは図４０を用いて、画像情報に応じた電界を付与する直前に画像表示媒体に交番電界の付与を行う方法を説明する。電極４０３Ａ、 ４０４Ｂを単純マトリックス構造にし、両電極によって挟まれた空間に帯電性の異なる複数の粒子群を封入する。電界発生装置４０２により各電極４０３Ａ、 ４０４Ｂに電位を発生させ、シーケンサ４０６によって電極の電位を制御する。片方の面の電極４０３Ａには画像情報に応じた電界を面内同時に付与し、他方の面の電極４０４Ｂには1行単位で粒子が駆動できる電界を付与させる。その際、電界発生装置は増幅装置４０７および波形発生装置４０５Ｂとリレー４０９からなっており、リレー４０９はＯＮ信号によってすべての電極４０４Ｂを短絡させることができるものである。また波形発生装置４０５ＢはトリガＯＮ信号によって決められた波形を発生するものである。
【０１０６】
次に全面に交番電界をかける作用を説明する。リレー４０９がＯＮ状態になると一方の電極４０４Ｂ面全面が同電位になり、イニシャライズ用の電位がシーケンサ４０６から投入される。Ａ面、もしくはＢ面に波形発生装置４０５Ｂによって作成された電源４０５Ａは、例えば波形発生装置（Ｗａｖｅｔｅｋ社製）からくる波形を高圧電源により増幅して基板間に交番電界を付与し、粒子を強制的に振動させる。これにより粒子が帯電して電界によって移動しやすくなる。
【０１０７】
その際、粒子と基板あるいは粒子同士の付着を引き剥がすことが必要であるため、剥離するための衝撃力に近いものを与える必要がある。粒子が静止している場合、電界による力によって粒子が付着している状態を脱しなければならない。その際、電界を徐々に増やすような方法を取るすなわち電界の波形を正弦波など徐々に強くなるようなものを用いると強固に付着した粒子をはがすことができない。そのため、電界の波形を矩形波にすることにより、一種の衝撃波が発生したような状態になって膠着した粒子を引き剥がす力が生じる。ここで、発生させる交番電界が矩形波であることからわかるように、矩形の一部を接地状態としても良い。この場合は間欠的な直流電界の発生となるが、作用はまったく変わらない。
【０１０８】
次に、粒子が空中に存在する場合、粒子に加わる力は電界による鏡像力qEのみで対向面に力をかけつづけたまま付着する。このときの付着力Ｆv1は鏡像力に対する抗力となるため、付着した粒子を再び引き離すには付着したときに電界によって与えられた力qE1以上の力が必要となる。すなわち、Ｅ1以上の電界を付与すれば移動が可能になる。
【０１０９】
そこで、交番電界の振幅を徐々に減ずることにより、粒子の基板間移動によって付着した付着力を減じ、かつ交番電界によって粒子同士、粒子と基板の接触による摩擦帯電を促し粒子の帯電量を増加させることにより粒子の電界による移動がしやすい状態にすることができる。
【０１１０】
［第４実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第４実施形態を詳細に説明する。
【０１１１】
図１には、本実施の形態に係る画像表示媒体１０及び画像表示媒体１０に画像を形成するための画像形成装置１２が示されている。
【０１１２】
画像表示媒体１０は、画像が表示される側の表示基板１４と該表示基板１４と対向する非表示基板１６との間に互いに色が異なる粒子１８及び粒子２０が封入された構成となっている。また、表示基板１４及び非表示基板１６は誘電体で構成されている。
【０１１３】
ここで、表示基板１４及び非表示基板１６に用いられる誘電体としては、絶縁性の樹脂があげられる。また、自己支持性のあるフィルムが望ましく、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等がある。
【０１１４】
また、粒子１８、２０は、一方が絶縁性であればもう一方の粒子は導電性、正孔輸送性、電子輸送性、絶縁性のいずれの性質を持っていても良い。導電性粒子の材料としては、例えば、カーボンブラック、ニッケル、銀、金、錫、ステンレス等の金属やＩＴＯ等の合金、酸化チタン等の無機顔料があり、導電性粒子は、これらを成分とする粒子やこれらを他の微粒子表面に被覆したり、含有したりした粒子である。具体的には、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体からなる微粒子の表面に無電界ニッケルメッキを行った真球状導電性粒子（積水化学工業製ミクロパールNI（商品名））、さらにその後、金置換メッキを施した真球状導電性粒子（積水化学工業（株）製ミクロパールAU（商品名））があげられる。また、熱硬化性フェノール樹脂を炭素化焼成して得られるアモルファスカーボンの真球状導電性粒子（ユニチカ（株）製ユニベックスＧＣＰ、H-Type（商品名）：体積固有抵抗≦10-2Ω・cm）、さらに金、銀などの金属を表面被覆した真球状導電性粒子（ユニチカ（株）製ユニベックスＧＣＰ（商品名）：体積固有抵抗≦10-4Ω・cm）、シリカ、アルミナの真球状酸化物微粒子の表面にAg及び酸化錫をコーティングした真球状導電性粒子（（株）アドマテックス製アドマファイン（商品名））、あるいはスチレンやアクリルやフェノール樹脂やシリコーン樹脂やガラスなど各種材料からなる母粒子の表面に導電性の微粉末を付着させたり、埋め込んだりした粒子があげられる。また、異なる色の粒子として、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルーなどの有色の粒子のほかに、白色あるいは黒色の無色の粒子も含む。白色あるいは黒色の粒子としては、ジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体からなる真球状粒子（積水化学工業製ミクロパールＳＰ、ミクロパールＢＢ（商品名））、架橋ポリメチルメタクリレート（架橋ポリメタクリル酸メチル）の微粒子（積水化成品工業（株）製ＭＢＸ-20ブラック、ホワイト（商品名）など）、架橋ポリアクリル酸エステルの微粒子（積水化成品工業（株）製ＡＲＸ-15ブラック、ホワイト（商品名）など）、架橋ポリメタクリル酸ブチルの微粒子（積水化成品工業（株）製ＢＭＸ-15ブラック、ホワイト（商品名）など）、ポリテトラフルオロエチレンの微粒子（ダイキン工業（株）製ルブロンＬ、Shamrock  Technologies  Inc.製  SST-２（商品名））、シリコーン樹脂微粒子（東芝シリコーン（株）製トスパール（商品名））などがあげられる。
【０１１５】
また、絶縁性粒子の材料としては、絶縁性の樹脂や無機物質等がある。例えば、ポリスチレン、ポリエステル、アクリル、シリコーン等の樹脂、エンジニアリングプラスチック、ガラス、セラミックス等の無機物質がある。
【０１１６】
また、正孔輸送機能をもつ材料としては、ヒドラゾン化合物やスチルベン化合物、ピラゾリン化合物、アリールアミン化合物等がある。電子輸送機能を持つ材料としては、フルオレノン化合物、ジフェノキノン誘導体、ピラン化合物、酸化亜鉛等がある。
【０１１７】
なお、本実施の形態では、粒子１８は黒色の黒色粒子１８、粒子２０は白色の白色粒子２０であり、以下のような特性を有する。
【０１１８】
【表３】
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また、基板間に黒色粒子１８と白色粒子２０とがほぼ等量で、かつ空隙中の体積充填率が５０％以下となるように封入されれば画像表示が可能となるが、４０％以下とした方が画像のコントラストがよくとれるため好ましい。また、それぞれの粒子は仕事関数が異なり、仕事関数の大きい黒色粒子１８は相互の接触により正帯電し、仕事関数の小さい白色粒子は相互の接触により負帯電する。
【０１１９】
また、導電性粒子の表面に正孔輸送機能、もしくは電子輸送機能をもつ材料を被覆することによりそれぞれの機能を持つ粒子を生み出すことができる。
【０１２０】
粒子が絶縁性の場合には基板の電気的性質が絶縁、導電、正孔輸送、電子輸送のいずれの性質においても粒子への電荷注入は行われず、粒子の摩擦帯害の極性に応じて、基板間の電界によって移動した。例えば、基板を絶縁性のポリカーボネート樹脂でコートした電極で挟んだ空間に２種類の架橋ポリメチルメタクリレートの絶縁性球状微粒子（積水化成品工業製ＭＢＸ−ブラックおよびホワイト）を封入した場合、基板表面の性質がいずれのものであっても電界に応じて２種類の粒子は互いに異なる基板へ移動した。また、電荷輸送性を持つ基板、粒子でも基板から粒子へ電荷注入が行われない場合には上記と同様の結果を得た（図４４に示す上記Ａ丸１の例参照）。
【０１２１】
また、一方の粒子が基板からの電荷注入を受ける場合においても、前記仕事関数の相違が粒子間に存在するため粒子相互の接触によって絶縁性粒子は帯電する。たとえば、一方の基板を正孔輸送性を持つ電極、他方の基板を絶縁性ポリカーボネート樹脂でコートした電極で挟んだ空間に真球状導電性粒子（積水化学工業製ミクロパールＡＵ）、および架橋ポリメチルメタクリレートの絶縁性球状微粒子（積水化成品工業製ＭＢＸ―ホワイト）に負極性外添剤を添加した粒子を混合して封入した例では、負極性に帯電した絶縁性粒子は基板間の電界にしたがって移動した。一方、導電性粒子は正孔輸送性を持つ電極からの正孔注入によって正極性に帯電し、負極の絶縁性基板へ移動して付着した。電界を切り替えるとそれぞれの粒子は互いに逆方向へ移動した。
【０１２２】
よって絶縁性の基板面（表示面）から粒子の状態を見ると、表示面が負極のとき導電性の粒子により金色が表示され、表示面が正極のとき絶縁性粒子が表示面に付着して白色を表示した（図４５に示す上記Ｂ’丸１の例参照）。
【０１２３】
また、一方の粒子が基板からの電荷注入を受ける場合においても、前記仕事関数の相違が粒子間に存在するため粒子相互の接触によって絶縁性粒子は帯電する。たとえば、一方の基板をＩＴＯ電極、他方の基板をポリカーボネート樹脂でコートした電極で挟んだ空間に真球状導電性粒子（積水化学工業製ミクロパールＡＵ）、および架橋ポリメチルメタクリレートの絶縁性球状微粒子（積水化成品工業製ＭＢＸ―ブラック）を混合して封入した側では、帯電した絶縁性粒子は基板間の電界にしたがって移動した。本実施例では絶縁性粒子は正に帯電して負極に移動した。一方、導電性粒子は電極から受ける電荷注入によって導電性の電極から注入を受け、絶縁性の基板にすべての粒子が付着した。
【０１２４】
よって絶縁性の基板面（表示面）から粒子の状態を見ると、表示面が負極のとき絶縁性の粒子と導電性の粒子が混合して黒く表示され、表示面が正極のとき導電性粒子が表示面に付着して金色を表示した（図４６に示す上記Ｂ’丸３の例参照）。
【０１２５】
また、基板が双方導電性であった場合、図４７に示すように導電性粒子は電界付与によって双方の基板から電荷注入を受け振動したが、電界を停止すると同時に粒子の移動も停止するため、導電性粒子は双方の基板に均等に付着した。しかし、絶縁性粒子は電界に応じて一方の基板に付着するため表示面には黒および金自の表示が行われた（図４７に示す上記Ｂ丸２の例参照）。
【０１２６】
２種類の粒子がともに電荷注入による帯電を行ない、帯電極性が定まらない場合、粒子の帯電極性がともに一定しないため、どちらの基板に向かうか不定となりコントラストがとれない。また、色の異なる粒子同士で電荷を交換し合い中和されるため移動しなかった（図４３に示す空欄の例）。
【０１２７】
画像形成装置１２は、印字電極１１、対向電極２６、電源２８等を備えている。
【０１２８】
図１及び図２（Ａ）に示すように、印字電極１１は、基板１３と、直径が例えば１００μｍの複数の電極１５とから構成される。
【０１２９】
また、複数の電極１５は、図２（Ａ）に示すように、基板３４の片側の面に画像表示媒体１０の搬送方向（図中矢印Ｂ方向）と略直交する方向（すなわち、主走査方向）に沿って画像の解像度に応じて所定間隔に１列に並べられている。電極１５は、図２（Ｂ）に示すように正方形でもよいし、図２（Ｃ）に示すようにマトリックス状に配置されていてもよい。
【０１３０】
各電極１５には、図３に示すように、ＡＣ電源１７ＡとＤＣ電源１７Ｂとが接続制御部１９を介して接続されている。接続制御部１９は、一端が電極１５に接続され、かつ、他端がＡＣ電源１７Ａに接続されたスイッチ２１Ａと、一旦が電極１５に接続され、かつ、他端がＤＣ電源１７Ｂに接続されたスイッチ２１Ｂからなる複数のスイッチで構成されている。
【０１３１】
このスイッチは制御部６０によりオンオフ制御され、ＡＣ電源１７Ａ及びＤＣ電源１７Ｂと電極１５とを電気的に接続する。これにより、交流電圧や直流電圧、又は交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加することができる。
【０１３２】
次に、第４の実施の形態における作用を説明する。
【０１３３】
まず、画像表示媒体１０が図示しない搬送手段により図中矢印Ｂ方向へ搬送され、印字電極１１と対向電極２６との間に搬送されると、制御部６０は、接続制御部１９に指示して全てのスイッチ２１Ａをオンさせる。これにより、すべての電極１５にＡＣ電源１７Ａから交流電圧が印加される。
【０１３４】
交流電圧が電極１５に印加されると、画像表示媒体１０内の黒色粒子１８及び白色粒子２０が表示基板１４と非表示基板１６との間を往復運動する。これにより、粒子同士の摩擦や粒子と基板との摩擦により黒色粒子１８及び白色粒子２０は摩擦帯電され、例えば黒色粒子１８がプラスに帯電され、白色粒子２０は帯電されないか、又はマイナスに帯電される。なお、以下では、白色粒子２０はマイナスに帯電されるものとして説明する。
【０１３５】
そして、制御部６０は、接続制御部１９に指示して画像データに応じた位置の電極１５に対応するスイッチ１７Ｂのみをオンさせ、画像データに応じた位置の電極１５に直流電圧を印加させる。例えば、非画像部に直流電圧を印加し、画像部には直流電圧を印加しないようにする。
【０１３６】
これにより、電極１５に直流電圧が印加されていた場合、図４に示すように印字電極１１が表示基板１４と対向する部分にあったプラスに帯電された黒色粒子１８は、電界の作用により非表示基板１６側へ移動する。また、非表示基板１６側にあったマイナスに帯電された白色粒子２０は電界の作用により表示基板１４側へ移動する。従って、表示基板１４側には白色粒子２０のみが現れるため、非画像部に対応する部分に画像は表示されない。
【０１３７】
一方、電極１５に直流電圧が印加されていない場合、印字電極１１が表示基板１４と対向する部分にあったプラスに帯電された黒色粒子１８は、電界の作用に表示基板１４側にそのまま維持される。また、非表示基板１６側にあったプラスに帯電された黒色粒子２０は電界の作用により表示基板１４側へ移動する。従って、表示基板１４側には黒色粒子２０のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【０１３８】
これにより、表示基板１４側には黒色の粒子１８のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【０１３９】
このようにして、画像に応じて黒色粒子１８及び白色粒子２０が移動し、表示基板１４側に画像が表示される。なお、白色粒子２０が帯電されていない場合、黒色粒子１８のみが電界の影響を受けて移動する。画像が表示されない部位での黒色粒子１８は非表示基板１６に移動し、表示基板１４側からは白色粒子２０によって隠蔽されるため画像の表示は可能である。また、画像表示媒体１０の基板間に発生していた電界が消失した後も、粒子固有の付着力により表示された画像は維持される。また、これらの粒子は、基板間に電界が発生すれば再び移動することができるため、画像形成装置１２により繰り返し画像を表示させることができる。
【０１４０】
このように、空気を媒体として帯電した粒子を電界により移動させるため、安全性が高い。また、空気は粘性抵抗が低いため、高速応答性を満足させることもできる。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。
【０１４１】
図４に示す画像形成装置１２では、画像表示媒体１０内の黒色粒子１８及び白色粒子２０を帯電し、表示基板１４側に黒色粒子１８を一様に付着させるためのイニシャライザ４０を備えている。なお、上記の点以外は、第１の実施の形態で示した画像形成装置１２と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
イニシャライザ４０は、図５に示すように、一対の電極２３を備えており、この電極には、交流電源２５が接続されている。
【０１４３】
交流電源２５は、電極２３に交流電圧を印加する。これにより、画像表示媒体１０内の黒色粒子１８及び白色粒子２０が表示基板１４と非表示基板１６との間を往復運動する。これにより、粒子同士の摩擦や粒子と基板との摩擦により黒色粒子１８及び白色粒子２０は摩擦帯電され、例えば黒色粒子１８がプラスに帯電され、白色粒子２０は帯電されないか、又はマイナスに帯電される。なお、以下では、白色粒子２０はマイナスに帯電されるものとして説明する。
また、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加するようにしてもよい。なお、粒子が基板間に封入した時点で帯電されていた場合や、繰り返し書き換えた場合等により画像形成を行う前から粒子が帯電されていた場合には、粒子間摩擦や粒子と基板間の摩擦により十分に帯電される。
【０１４４】
また、図６に示すように、対向する表示基板１４、非表示基板１６に一対の振動子２７を接触させ、これに交流電源２９により交流電圧を与えて振動子２７を振動させ、これにより粒子を振動させて摩擦帯電するようにしてもよい。
【０１４５】
また、図７に示すように、一対の磁気プレート３１により粒子を交番磁界で攪拌して粒子間摩擦や粒子と基板表面との摩擦を誘発して粒子を帯電させるようにしてもよい。磁気プレート３１は、画像表示媒体１０の進行方向にしたがって磁極が次々に変化するものである。このため、磁気吸引される黒色粒子１８は磁極ごとに吸引離間を繰り返し、基板内を動き回り粒子同士が接触し、静電的な電荷が粒子に付与される。磁気プレート３１は磁性を示して粒子の磁気吸引を促すものであればいかなるものを用いても良く、例えば、磁気プレート３１の代わりにコイルを用いて画像表示媒体１０の通過時に電流を流すことにより電磁石の作用を用いて磁場を形成し、これにより摩擦帯電させるようにしてもよい。また、画像表示媒体１０が磁界を離れる位置で磁界の方向を一定にすることで、例えば黒色粒子１８を所望の一方の基板側に付着させることができ、電界による画像形成時の像抜けを防止することができる。また、磁気プレート３１の一方の面を他方の面より長くすることにより、一方の面に磁気吸引される粒子を最終的に集めるようにしてもよい。
【０１４６】
なお、上記の場合は例えば少なくとも黒色粒子１８又は白色粒子２０は磁性を帯びていることが必要になる。粒子には例えばコアに磁性を持った粉、シェルに隠ぺい力のある顔料で着色された樹脂からなる粒子を用いることができる。磁性を持たせる物質としてはマグネタイト、フェライト、鉄などの強磁性を示す金属、合金または酸化物の粉末や黒色マグネタイト、γ−ヘマタイト、二酸化クロム、フェライト等の酸化物磁性材料やコバルト、ニッケル等の合金系の金属磁性材料を粉末もしくは薄片を用い、隠ぺい力のある着色材として、カーボンブラックを用いれば黒色粒子、白色顔料たとえば酸化チタンなどを用いることにより白色粒子とすることができる。
【０１４７】
ここで、黒色粒子１８及び白色粒子２０は互いに反対の極性に帯電することが望ましい。互いに反対の極性に帯電させることにより、電界により移動して画像形成する際に、粒子が移動させたい基板と反対の基板へ移動し、付着するのを防止することができる。また、画像部を形成する粒子と非画像部を形成する粒子とが電界によって反対の方向に移動するため、コントラストおよび尖鋭度の高い画像を形成することができる。
【０１４８】
次に第５実施形態の作用について説明する。
【０１４９】
図４に示す画像表示媒体１０が図示しない搬送手段により図中矢印Ｂ方向に搬送され、図５に示すようにイニシャライザ４０の電極２３の間に搬送されると、交流電源２５により交流電圧が印加される。
【０１５０】
これにより、画像表示媒体１０内の黒色粒子１８及び白色粒子２０が表示基板１４と非表示基板１６との間を往復運動し、粒子同士の摩擦や粒子と基板との摩擦により黒色粒子１８及び白色粒子２０は摩擦帯電され、例えば黒色粒子１８がプラスに帯電され、白色粒子２０がマイナスに帯電される。
【０１５１】
そして、画像表示媒体１０が印字電極１１の位置まで搬送されると、制御部６０は、接続制御部１９に指示して画像データに応じた位置の電極１５に対応するスイッチ２１Ｂのみをオンさせ、画像データに応じた位置の電極１５に直流電圧を印加させる。例えば、非画像部に直流電圧を印加し、画像部には直流電圧を印加しないようにする。
【０１５２】
これにより、電極１５に直流電圧が印加されていた場合、図４に示すように印字電極１１が表示基板１４と対向する部分にあったプラスに帯電された黒色粒子１８は、電界の作用に非表示基板１６側へ移動する。また、非表示基板１６側にあったマイナスに帯電された白色粒子２０は電界の作用により表示基板１４側へ移動する。従って、表示基板１４側には白色粒子２０のみが現れるため、非画像部に対応する部分に画像は表示されない。
【０１５３】
一方、電極１５に直流電圧が印加されていない場合、印字電極１１が表示基板１４と対向する部分にあったプラスに帯電された黒色粒子１８は、電界の作用に表示基板１４側にそのまま維持される。また、非表示基板１６側にあったプラスに帯電された黒色粒子２０は電界の作用により表示基板１４側へ移動する。従って、表示基板１４側には黒色粒子２０のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【０１５４】
このようにして、画像に応じて黒色粒子１８及び白色粒子２０が移動し、表示基板１４側に画像が表示される。なお、白色粒子２０が帯電されていない場合、黒色粒子１８のみが電界の影響を受けて移動する。画像が表示されない部位での黒色粒子１８は非表示基板１６に移動し、表示基板１４側からは白色粒子２０によって隠蔽されるため画像の表示は可能である。また、画像表示媒体１０の基板間に発生していた電界が消失した後も、粒子固有の付着力により表示された画像は維持される。また、これらの粒子は、基板間に電界が発生すれば再び移動することができるため、画像形成装置１２により繰り返し画像を表示させることができる。
【０１５５】
このように、空気を媒体として帯電した粒子を電界により移動させるため、安全性が高い。また、空気は粘性抵抗が低いため、高速応答性を満足させることもできる。
【０１５６】
なお、印字電極１１に代えて、図８に示すようなマトリックス電極３３により電圧を印加するようにしてもよいし、図９に示すように画素電極３５により電圧を印加するようにしてもよい（所謂アクティブマトリックス駆動）。
【０１５７】
［第６実施形態］
以下、図面を参照して第６実施形態について説明する。
【０１５８】
第６実施形態では、図１０に示すようなイオン照射ヘッド４１を用いた場合について説明する。
【０１５９】
イオン照射ヘッド４１は、画像表示媒体１０と離れた位置で生成した気中イオンを、画像情報にしたがって画像表示媒体１０上に照射する。図１０に示すように、イオン照射ヘッド４１は、気中イオン発生部９２とイオン流制御部９４から成り、気中イオン発生部９２は、例えば図１０に示したように電極ワイヤ９６に高電圧を印加し、シールド部材９８との間でコロナ放電を起こさせることによって、気中イオンを発生させる。またイオン流制御部９４は、記録幅方向に所望の解像度に分割して設けられた制御電極１００と、気中イオン発生部で発生したイオンを画像表示媒体１０上へ照射する開口部１０２を有しており、制御電極１００への印加電圧極性により、発生したイオンの開口部１０２の通過を制御する。
【０１６０】
また、イオン流制御部９４は画像表示媒体１０と対向して配置され、開口部１０２を通過したイオンはイオン照射ヘッド４１と対向電極２６との間に形成される電界にしたがって画像表示媒体１０上に付着する。各制御電極１００には、画像情報に従って電圧が印加され、画像表示媒体１０上に画像が形成される。
【０１６１】
また、図１１に示すようなスタイラス電極４３を用いてもよい。スタイラス電極４３は、針状の電極を所望の画像解像度が得られるように多数配列したものである。スタイラス電極３９は、図１１に示すように、針状電極１０４を画像表示媒体１０に近接配置し、画像信号に従って対向電極２６との間に高電圧を印加すると、特に針状電極１０４の先端部に高い電界が作用し、ここでコロナ電荷が発生する。発生したコロナ電荷は、針状電極１０４と対向電極２６との間に形成される電界によって画像表示媒体１０上に付着する。これにより、画像表示媒体１０上に画像が形成される。
【０１６２】
［第７実施形態］
以下、図面を参照して第７実施形態について説明する。
【０１６３】
第７実施形態では、図１２に示すように、少なくとも一方、例えば非表示基板１６の外側に、光が照射されることにより導電性を示す光導電層４５を積層し、さらにその上に一様な電圧を印加できる電極付基板４７を形成し、この電極付基板４７に直流電源４９により一様な電圧印加を行いながら、液晶透過パネル５１及び平板光源５３から成る露光装置５５により画像信号に基づいた像状の露光を行い、そのパターンに従った分布を有する電界を与える。なお、光露光による画像形成を行う前に、各粒子を色に応じて何れかの基板に移動しておく（イニシャライズ）。
【０１６４】
この構成を用いた場合は、露光を行わない時は、光導電層４５は実質的に誘電層として作用しており、露光状態では、ほぼ導電層として作用する。従って、電源４９から印加する一様な直流電圧は、非露光領域においては光導電層４７に印加される電圧によって、基板間に作用する電圧が粒子の移動に満たないレベルになり、露光領域では、印加される電圧がほとんど基板間に作用して、粒子が移動できるレベルになるように電圧値が設定されている。このような構成は、微細な電極加工を必要とせずに、高解像度な画像表示を行うことができるという固有の効果を有する。光導電層４７は、一般的な電子写真感光体で使用されている有機の光導電層と同様に、電荷輸送層としてトリフェニルアミン系正孔輸送材料Ae-18とポリカーボネート(PC-Z)によるバインダを1対1の割合で混合した固形成分のテトラヒドロフラン溶液をディップコートした上に、電荷発生材料として塩化アルミニウムフタロシアニンのVMCH(塩ビ/酢ビ共重合体)樹脂／酢酸-n-ブチル溶液分散液をディップコートすることによって作製することができる。なお、上記積層順は逆でも構わない。また、上記光導電層４７を構成する有機の電荷発生材料としては、他にアゾ系顔料，キノン系顔料，ペリレン系顔料，インジゴ系顔料，チオインジゴ系顔料，ビスベンゾイミダゾール系顔料，フタロシアニン系顔料，キナクリドン系顔料，キノリン系顔料，レーキ系顔料，アゾレーキ系顔料，アントラキノン系顔料，オキサジン系顔料，ジオキサジン系顔料，トリフェニルメタン系顔料，アズレニウム系染料，スクウェアリウム系染料，ピリリウム系染料，トリアリルメタン系染料，キサンテン系染料，チアジン系染料，シアニン系染料等の顔料，染料等でも良く，また、電荷輸送材料としては、正孔性電荷輸送物質であるピレン系，カルバゾール系，ヒドラゾン系，オキサゾール系，オキサジアゾール系，ピラゾリン系，アリールアミン系，アリールメタン系，ベンジジン系，チアゾール系，スチルベン系，ブタジエン系等の化合物などの低分子化合物と、高分子化合物としては，例えば，ポリ-Ｎ-ビニルカルバゾール，ハロゲン化ポリ-Ｎ-ビニルカルバゾール，ポリビニルピレン，ポリビニルアンスラセン，ポリビニルアクリジン，ピレン-ホルムアルデヒド樹脂，エチルカルバゾール-ホルムアルデヒド樹脂，エチルカルバゾール-ホルムアルデヒド樹脂，トリフェニルメタンポリマー，ポリシランや、電子輸送材料であるベンゾキノン系，テトラシアノエチレン系，テトラシアノキノジメタン系，フルオレノン系，キサントン系，フェナントラキノン系，無水フタール酸系，ジフェノキノン系等を用いることもできる。上記有機の光導電材料の他に、アモルファスシリコン，アモルファスセレン，テルル，セレン-テルル合金，硫化カドミウム，硫化アンチモン，酸化チタン、酸化亜鉛，硫化亜鉛等の無機材料を用いることができる。
【０１６５】
また、露光装置５５としては、平板光源５３（フジカラー販売製カラーイルミネータープロST（商品名））の上に載せた液晶透過パネル５１を用いている。このような露光装置５５を画像表示媒体１０に密着させて、液晶透過パネル５１を通過した光を直接画像表示媒体１０の光導電層４７に照射しながら電圧を印加することにより、液晶透過パネル５１と同じパターンの画像が画像表示媒体１０表面に形成される。
【０１６６】
なお、露光装置５５としては、上記の他にCRTのような面発光デバイスとファイバー光学系や結像光学系などを組み合わせたもの、蛍光表示管、プラズマ発光素子、EL発光素子、LED発光素子などをライン状あるいは面状に配列し、一次元光書き込みまたは二次元光書き込み装置などを構成したもの、さらに、レーザー光源を走査光学系により一次元、または二次元的に走査する方法等を用いることができる。また蛍光灯、ハロゲンランプなどからの出射光をOHPフィルムのような透過フィルムを通過させた透過光、反射物を照らした反射光などを光導電層４７に直接照射したり、結像光学系を用いて結像したものを用いても良い。
【０１６７】
［第８実施形態］
以下、図面を参照して第８実施形態について説明する。
【０１６８】
第８実施形態では、図１３に示すように、帯電させた黒色粒子１８中に光照射によって導電性を示す光導電材料を含有させ、像状の露光パターンに従った領域の粒子を選択的に非帯電状態にし、基板間の一様な電界に従って該基板内の帯電粒子を移動させる。
【０１６９】
光導電材料を含有した光電性粒子は以下のようにして作製することができる。まず、ポリエステル樹脂100重量部，塩化ガリウムフタロシアニンを5重量部，トリフェニルアミン20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液とする。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，分級して青色の光導電性粒子を作製する。
【０１７０】
次に、このようにして作製した光電性粒子を用いた画像表示媒体１０に画像を形成する場合について説明する。上記光導電性粒子１８及び異なる色（ここでは白色）の絶縁性粒子２０を図５で示した交番電界による帯電方法により非露光状態で攪拌、衝突させ、予め帯電させておく。なお、ここでは光導電性粒子１８はプラスの極性に帯電している。次に、図１３に示す露光装置５５により、露光を行う。なお、露光装置５５の液晶透過パネル５１の表示パターンは、図１２に示した露光装置５５の液晶透過パネル５１の表示パターンをネガ状態に反転したものとなっている。これは、光が照射された領域の光導電性粒子１８中に電子及び正孔のキャリアが発生し、帯電によるプラスの表面電荷が露光によって発生した電子により相殺され、露光終了後に非帯電状態になることを利用していることにより露光領域の粒子が移動しないためである。
【０１７１】
なお、画像表示媒体１０の基板は、ガラス基板の他、フレキシブル性を有するプラスチック基板を用いることができるが、紙ハードコピーに近いフレキシブル性やラフな取り扱いにも耐えられる機械強度に優れる点でプラスチック材料を用いる事が望ましい。そのようなプラスチック基板としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系フィルム、ポリカーボネート、ポリイミド等がある。
【０１７２】
また、図１４に示すように、露光装置５５として電子写真装置で用いられるレーザー走査露光装置５７を用いて露光してもよい。この場合、フレキシブル基板を用いた画像表示媒体１０の表示面と反対側の面を表面にするようにしてドラム６１に巻き付け、画像表示媒体１０に直流電源５９により直流電圧を印加しながらレーザー露光とドラム６１の回転によって２次元露光を行うことにより、画像表示媒体１０に画像を形成することができる。なお、画像露光前にはイニシャライズを行っておく。
【０１７３】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。
【０１７４】
図１５には、第９実施形態における画像形成装置１２が示されている。画像形成装置１２は、静電潜像形成部２２、ドラム状の静電潜像担持体２４、対向電極２６、直流電圧電源２８等を備えている。
【０１７５】
静電潜像形成部２２は、帯電装置８０、光ビーム走査装置８２を備えている。この場合、静電潜像担持体２４は、感光体ドラム２４を使用することができる。感光体ドラム２４は、ドラム状にしたアルミニウムやＳＵＳなどの導電性基体に光導電層を形成したもので、光導電層としては公知の種々の材料を使用することができる。たとえばα-Ｓｉ，α-Ｓｅ，Ａｓ2Ｓｅ3などの無機光導電性材料や、ＰＶＫ／ＴＮＦなどの有機光導電性材料を用いることができ、これらはプラズマＣＶＤや蒸着法やディッピング法などにより形成することができる。また必要に応じて電荷輸送層やオーバーコート層等を形成してもよい。
【０１７６】
帯電装置８０は、静電潜像担持体２４の表面を所望の電位に一様に帯電する。帯電装置８０は、感光体ドラム２４の表面を任意の電位に帯電させられるものであればよく、本実施の形態では電極ワイヤに高電圧を印加し、静電潜像担持体２４との間でコロナ放電を発生させて、感光体ドラム２４の表面を一様に帯電するコロトロンを使用したものとする。この他にも、導電性のロール部材、ブラシやフィルム部材等を感光体ドラム２４に接触させ、これに電圧を印加して感光体ドラム表面を帯電するものなど、公知の種々の帯電器を使用することができる。
【０１７７】
光ビーム走査装置８２は、帯電された静電潜像担持体２４の表面を画像信号に基づいて微小スポット光を照射し、静電潜像担持体２４上に静電潜像を形成する。光ビーム走査装置８２は、画像情報にしたがって感光体ドラム２４表面に光ビームを照射し、一様に帯電された感光体ドラム２４上に静電潜像を形成するものであればよく、本実施の形態ではポリゴンミラー８４、折り返しミラー８６、図示しない光源やレンズ等を備えた結像光学系により、所定のスポット径に調整されたレーザビームを画像信号に応じてオンオフさせながらポリゴンミラー８４によって感光体ドラム２４の表面を光走査させるＲＯＳ（ＲａｓｔｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）装置とする。この他にもＬＥＤを所望の解像度に応じて並べたＬＥＤヘッド等を使用してもよい。
【０１７８】
なお、静電潜像担持体２４の導電性支持体２４Ａは接地されている。また、静電潜像担持体２４は、図中矢印Ａ方向へ回転する。
【０１７９】
対向電極２６は、例えば弾性を有した導電性ロール部材で構成されている。これにより、画像表示媒体１０とより密着させることができる。また、対向電極２６は、静電潜像担持体２４と図中矢印Ｂ方向へ図示しない搬送手段により搬送される画像表示媒体１０を挟んで対向した位置に配置されている。対向電極２６は、直流電圧電源２８が接続されている。対向電極２６は、この直流電圧電源２８によりバイアス電圧ＶBが印加される。この印加するバイアス電圧ＶBは、例えば図２に示すように、静電潜像担持体２４上の正の電荷が帯電した部分の電位をＶH、帯電されていない部分の電位をＶLとした場合、両者の中間の電位となるような電圧とする。また、対向電極２６は図１２において矢印Ｃ方向に回転する。
【０１８０】
次に、第９実施形態における作用を説明する。
【０１８１】
静電潜像担持体２４が図１５において矢印Ａ方向に回転開始されると、静電潜像形成部２２により静電潜像担持体２４上に静電潜像が形成される。
【０１８２】
一方、画像表示媒体１０は、図示しない搬送手段により図中矢印Ｂ方向へ搬送され、静電潜像担持体２４と対向電極２６との間に搬送される。
【０１８３】
ここで、対向電極２６は図１６に示すようなバイアス電圧ＶBが印加されており、対向電極２６と対向する位置の静電潜像担持体２４の電位はＶHとなっている。このため、静電潜像担持体２４の表示基板１４と対向する部分が正の電荷で帯電されていた場合（非画像部）で、かつ表示基板１４の静電潜像担持体２４と対向する部分に黒色粒子１８が付着していた場合には、正に帯電している黒色粒子１８は、表示基板１４側から非表示基板１６側へ移動し、非表示基板１６に付着する。これにより、表示基板１４側には白色の絶縁性粒子２０のみが現れるため、非画像部に対応する部分に画像は表示されない。
【０１８４】
一方、静電潜像担持体２４の表示基板１４と対向する部分が正の電荷で帯電されていない場合（画像部）で、かつ非表示基板１６の対向電極２６と対向する部分に黒色粒子１８が付着していた場合には、対向電極２６と対向する位置の静電潜像担持体２４の電位はＶLとなっているので、帯電された黒色粒子１８は、非表示基板１６側から表示基板１４側へ移動し、表示基板１４に付着する。これにより、表示基板１４側には黒色粒子１８のみが現れるため、画像部に対応する部分に画像が表示される。
【０１８５】
このようにして、画像に応じて黒色粒子１８が移動し、表示基板１４側に画像が表示される。なお、画像表示媒体１０の基板間に発生していた電界が消失した後も、粒子固有の付着力及び粒子と基板間の鏡像力により表示された画像は維持される。また、黒色粒子１８及び白色粒子２０は、基板間に電界が発生すれば再び移動することができるため、画像形成装置１２により繰り返し画像を表示させることができる。
【０１８６】
このように、対向電極２６にバイアス電圧が印加されているため、黒色粒子１８が表示基板１４、非表示基板１６の何れの基板に付着している場合であっても黒色粒子１８を移動させることができる。このため、黒色粒子１８を予め一方の基板側に付着させておく必要がない。また、コントラスト及び尖鋭度の高い画像を形成することができる。さらに、空気を媒体として帯電した粒子を電界により移動させるため、安全性が高い。また、空気は粘性抵抗が低いため、高速応答性を満足させることもできる。
【０１８７】
なお、画像表示媒体１０の構成として、例えば図１７に示すように、画像表示媒体１０の対向する基板の間をセル構造とし、各セル３７に粒子を封入するようにしてもよい。これにより、基板間に封入された粒子の部分的な偏りが抑えられ、より安定な画像表示を行うことができる。また、セル壁３９により対向する基板の間隙が一定に規制されるため、静電気力による画像表示をより安定に行うことができる。さらに、画像表示媒体１０に圧力が加わった際に、画像表示媒体１０がつぶれて封入された粒子がパッキングされ、静電気力による粒子の移動ができなくなることもなくなるため、それに起因する表示欠陥を防止することができる。
【０１８８】
上記のセル構造を有する画像表示媒体１０は、少なくとも一方の基板をエッチング処理やレーザ加工、あるいは予め作製した型を使用し、プレス加工、印刷などによって、任意のサイズのセルパターンを形成した後、各セルに所望の粒子を入れ、その上から対向する基板を接着することで形成することができる。
【０１８９】
上記のセル構造を有する画像表示媒体１０は、表示基板、非表示基板間に多数の開口を持つシートを挟み、各セルに所望の粒子を入れ、その上から対向する基板を接着することで形成することができる。多数の開口を持つシートとして、例えば、網があり、網は入手が容易で安価であり、厚さなども比較的均一であることから、安価に表示媒体を製造する場合など効果的である。この方法は、微細な表示のための表示媒体ではなく解像度のあまり必要としない大型の表示装置向けの技術である。また、他の多数の開口を持つシートの例として、シートにエッチングやレーザー加工などにより穴をあけたシートがあり、このシートは前記の網に比べシートの厚さや穴の形状などに自由度が大きい。このため、微細な表示を行うための表示媒体であったり、よりコントラストを上げる場合などに効果的である。
【０１９０】
また、対向する基板の間隙を規制するには、セル構造の他にも図１８に示したように、所望の間隙と同等の大きさのスペーサ粒子３８を封入し、これによって間隙を規制することもできる。この方法では、粒子の部分的な偏りを防ぐ作用はないが、セル構造を形成するよりも非常に簡単かつ安価に画像表示媒体１０を形成することができる。スペーサ粒子としては、表示画像に影響の少ない透明粒子を使用するのが好ましく、例えばガラス粒子や、ポリスチレンやポリエステルやアクリルなどの透明樹脂粒子等を使用することができる。
【０１９１】
また、本実施の形態では、黒色粒子１８が予め表示基板１４側に一様に付着させていない場合を例に説明したが、これに限らず、前述したイニシャライザ４０により予め表示基板１４側に一様に付着させておいてもよい。
【０１９２】
また、本実施の形態では、静電潜像担持体２４上の正電荷に帯電された部分を非画像部、帯電されていない部分を画像部として説明したが、これに限らず、電荷の極性、画像部及び非画像部の極性、粒子の極性を適宜組み合わせることにより画像形成を行うようにしてもよい。例えば、静電潜像担持体２４上の正電荷に帯電された部分を画像部、帯電されていない部分を非画像部とし、黒色粒子１８がマイナスに帯電され、白色粒子２０がプラスに帯電されるようにしてもよい。
【０１９３】
［第１０の実施の形態］
次に、第１０の実施の形態について説明する。第１０の実施の形態では、繰り返し使用可能な画像表示媒体１０に画像を形成することができると共に、通常の記録用紙に画像を形成することもできる画像形成装置について説明する。
【０１９４】
図１９には、画像表示媒体１０及び通常の記録用紙のどちらにも画像を形成することができる画像形成装置１２が示されている。なお、第４実施形態で示した画像形成装置１２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１９５】
図１８に示すように、画像形成装置１２は、現像装置５０、転写装置５２、クリーニング装置５４、定着装置５６、媒体検出センサ５８、及び制御部６０を備えている。
【０１９６】
現像装置５０は、静電潜像形成部２２により静電潜像担持体２４上に形成された静電潜像をトナー現像する。トナー像の画像形成は電子写真で一般に用いられている方法を用いることができ、例えば、磁性一成分、非磁性一成分、二成分現像、また現像ロールは接触、非接触の何れの現像方法を用いてもよい。
【０１９７】
転写手段５２は、直流電圧電源６２と接続されている。転写手段５２は、直流電圧電源６２により電圧が印加されることにより静電潜像担持体２４上に形成されたトナー像を記録用紙６４に転写する。転写部材は、コロトロン、ロールなどの電界による転写を行なう部材であればいかなる物を用いてもよい。
【０１９８】
また、記録用紙６４へのトナー像の転写、画像表示媒体１０への画像形成は共に電圧を印加することにより行うことから、転写装置５２を、図２０に示すように対向電極２６と共用してもよい。この場合は、直流電圧電源２８を、印加する電圧を制御できる電源とすればよい。
【０１９９】
クリーニング装置５４は、転写後に静電潜像担持体２４上に残ったトナーを除去する。また、クリーニング部材については、ブラシ、ロール、ブレード等の部材を用いることができる。
【０２００】
定着装置５６は、所定温度に加熱することができる一対の定着ローラ６６を備えている。この加熱された定着ローラ６６により記録用紙６４を挟持搬送することにより記録用紙６４上のトナー像を熱定着させることができる。また、ローラに限らずベルト状でもよく、熱定着に限らず圧力定着により定着させてもよい。
【０２０１】
また、画像形成装置１２は、図１９では図示は省略したが、図２１に示すように、媒体の搬送経路上で定着装置５６の手前に搬送経路切替部材６８が設けられている。この搬送経路切替部材６８は、制御部６０からの指示により、図中矢印Ｆ方向に回転され、媒体の搬送経路を変更する。搬送経路切替部材６８は、媒体が記録用紙６４の場合は制御部６０からの指示により図２１に示すように先端が上側に上がった位置とされる。これにより、記録用紙６４は定着装置５６の方向へ搬送される。一方、媒体が画像表示媒体１０の場合は、制御部６０からの指示により図中点線で示すように先端が下側に下がった位置とされる。これにより、画像表示媒体１０は定着装置５６を通過せず、上方へ搬送される。
【０２０２】
また、搬送経路切替部材６８を設けずに、図２２に示すように、定着装置５６を、記録用紙６４と非接触であり、かつ高速に加熱の切替が可能な一対の熱線７０を用いてもよい。これにより、搬送される媒体が記録用紙６４のときは熱線７０を加熱して定着処理を行い、画像表示媒体１０のときは熱線７０の加熱をオフする。これにより、同一の搬送経路で記録用紙６４及び画像表示媒体１０を処理することができる。
【０２０３】
また、現像装置５０は、図２３に示すように、図中矢印Ｇ方向へ制御部６０からの指示により移動可能となっており、静電潜像担持体２４から離間又は当接させることができるようになっている。これにより、記録用紙６４への画像形成を行った後に画像表示媒体１０の画像形成を行う場合においては、現像装置５０を静電潜像担持体５０から離間させることにより静電潜像担持体２４にトナーが供給されてしまうことがない。従って、画像表示媒体１０にトナーが付着するのを防ぐことができる。なお、現像装置５０全体を移動させるのではなく、図２４に示すように、現像ロール７０のみを移動させるようにしてもよい（図中点線の位置）。
【０２０４】
また、図２５に示すように、現像ロール７０の駆動を制御部６０からの指示により駆動装置７２によって停止させたり、図２６に示すように現像ロール７０を逆回転させ（図中矢印Ｈ方向）、せき止め部材７４によりトナーが現像ロールへ供給されるのを停止させたり、図２７に示すように、印加する電圧の極性を切りかえることができる電圧印加装置７６を用いて、現像ロール７０に静電潜像の電位と逆極性の電圧を印加したりすることによりトナーが静電潜像担持体２４に供給されるのを防ぐようにしてもよい。
【０２０５】
媒体検出センサ５８は、制御部６０と接続されている。媒体検出センサ５８は、例えば通過する媒体に所定の光（例えば赤外光）を照射することにより反射された光を検出し、該検出された反射光の光量を検出して制御部６０へ出力する。また、通過する媒体の重量を検出して制御部６０へ出力するようにしてもよい。
【０２０６】
制御部６０では、媒体検出センサ５８から出力された検出結果に基づいて画像を形成する媒体が画像表示媒体１０であるか記録用紙６４であるかの判断を行う。また、制御部６０は、媒体に応じて各部の制御パラメータを決定し、この制御パラメータに従って各部を制御する。この制御パラメータには、例えば画像形成パラメータ、電界発生パラメータ、現像装置５０を使用するか否か、定着装置５６を使用するか否か、媒体の搬送経路等が含まれる。
【０２０７】
次に、第１０の実施の形態における作用として制御部６０で実行される制御ルーチンについて図２８を参照して説明する。
【０２０８】
図２８に示すステップ２００では、媒体検出センサ５８により媒体が検出されたか否かを判断する。媒体検出センサ５８は、例えば通過する媒体に所定の光（例えば赤外光）を照射することにより反射された光を検出し、該検出された反射光の光量を検出して制御部６０へ出力する。
【０２０９】
媒体が検出された場合にはステップ２００で肯定され、ステップ２０２で媒体検出センサ５８からの検出結果、すなわち反射光の光量値から搬送される媒体が画像表示媒体１０であるか記録用紙６４であるかを判断し、判断結果に応じて画像形成パラメータを決定する。この画像形成パラメータは、例えば電界発生パラメータ、現像装置の設定、搬送経路の設定、搬送速度、露光量等がある。
【０２１０】
電界発生パラメータは、例えば、各部における印加電圧値等であり、搬送される媒体が画像表示媒体１０の場合は、静電潜像形成部２２、現像装置５０、対向電極２６の各部における印加電圧値、搬送される媒体が記録用紙６４の場合は、静電潜像形成部２２、現像装置５０、転写装置５２、クリーニング装置５４の各部における印加電圧値等である。
【０２１１】
現像装置の設定は、例えば、搬送される媒体が画像表示媒体１０の場合には、例えば図２３に示すように現像装置５０を図中矢印Ｇ方向へ移動させ、静電潜像担持体２４から離間させるようにする。また、媒体が記録用紙６４の場合には、現像装置５０を図中矢印Ｇ方向へ移動させ、静電潜像担持体２４と当接させるようにする。
【０２１２】
搬送経路の設定は、搬送される媒体が画像表示媒体１０の場合には図２０に示すように搬送経路切替部材６８を図中矢印Ｆ方向へ回転させ、先端が下側に位置するようにする（図中点線の位置）。これにより、画像表示媒体１０は、画像形成後に定着装置５６を通過することなく上方へ搬送させることができる。また、搬送される媒体が記録用紙６４の場合には、搬送経路切替部材６８を図中矢印Ｆ方向へ回転させ、先端が上側に位置するようにする。これにより、記録用紙６４を定着装置５６側へ搬送させることができる。なお、この場合は定着ローラ６６の加熱温度等も設定する。
【０２１３】
そして、ステップ２０４で、画像形成処理を行う。すなわち、搬送される媒体が画像表示媒体１０の場合には、第３の実施の形態で説明したように、静電潜像形成部２２を制御して静電潜像担持体２４上に静電潜像を形成させ、対抗電極２６にバイアス電圧を印加し、画像表示媒体１０に画像を形成させる。また、搬送される媒体が記録用紙６４の場合には、静電潜像形成部２２を制御して静電潜像担持体２４上に静電潜像を形成させ、現像装置５０によりトナー現像させる。そして、転写装置５２により記録用紙６４にトナー像を転写させ、定着装置５６により転写されたトナー像を定着させる。このようにして記録用紙６４上に画像が形成される。
【０２１４】
このように、媒体を自動的に検出し、検出した媒体に応じて画像形成処理を行うため、１つの装置で繰り返し使用可能な画像表示媒体１０及び記録用紙６４の画像形成を行うことができる。また、各媒体に応じて各種パラメータが設定され、これに応じて画像形成が行われるため、画質が劣化するようなこともない。
【０２１５】
また、本実施の形態では、媒体を自動的に検出し、検出した媒体に応じて画像形成する場合を例に説明したが、ユーザにより画像表示媒体であるか画像記録媒体であるかをキーボードやマウス等の入力装置により手動で入力させ、この入力結果に応じて画像形成を行うようにしてもよい。
【０２１６】
また、静電潜像形成部２２の他の例として、前述した図１０に示すようなイオン照射ヘッド４１を用いてもよい。この場合、静電潜像担持体２４としては導電性基体上に誘電体層を形成した誘電体ドラム２４を使用することができる。
【０２１７】
また、静電潜像形成部２２の他の例として、図１１に示すようなスタイラス電極４３を用いてもよい。この場合、静電潜像担持体２４としては導電性基体上に誘電体層を形成した誘電体ドラム２４を使用することができる。
【０２１８】
［第１１の実施の形態］
次に第１１の実施の形態について説明する。第１１の実施の形態では、画像表示媒体にカラー画像を形成する場合について説明する。
【０２１９】
カラー画像を形成するための画像表示媒体１０は、図２９に示すように、前述した図９に示したようなセル構造の画像表示媒体１０において、各セル３７にイエロー（６Ｙ）粒子１０６、マゼンタ（６Ｍ）粒子１０８、シアン（６Ｃ）１１０の着色粒子をそれぞれ予め定めた配置でセル３７に封入されている。この画像表示媒体１０を各色の画像信号に基づいて形成された静電潜像を胆持する静電潜像担持体２４と対向電極２６との間を搬送させ、各セル３７内の着色粒子が静電潜像の形成する電界に従って表示基板１４側へ移動する。なお、各セル３７共に白色粒子、又は黒色粒子が封入されていてもよい。ここでは、静電潜像担持体２４上の各色の画像信号からなる静電潜像の位置と、画像表示媒体１０の各色が内包されたセル３７の位置を一致させることが重要となる。また、着色粒子の色は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黒（Ｋ）などを適宜加えて色再現域を調整するようにしてもよい。
【０２２０】
また、特に黒（K）は、上記の帯電粒子の電界による移動に替えて、磁性黒色粒子を各セル３７に他の着色粒子と共に封入し、画像信号に基づく磁気吸引力で表示基板１４側へ移動して黒色表示させるようにしてもよい。この時、画像信号に基づく磁気吸引力は、例えば磁気スタイラスで与えることができる。
【０２２１】
各セル３７内の各色粒子は、画像形成を行う工程の前に第８の実施の形態で示した方法で同様に帯電することができる。
【０２２２】
カラー画像の画像形成は、第７の実施の形態で示した処理と基本的に同じであるが、本実施の形態では、カラー画像信号に基づいて各色毎の静電潜像を静電潜像担持体２４上に１度に形成する。これにより、各色毎の静電潜像に従って画像表示媒体１０の各セルに封入された各色の粒子が表示基板１４側に移動する。これにより、１回の画像形成工程でカラー画像を形成することができる。
【０２２３】
ここで、例えばタンデム構成のカラープリンタでは、４つの感光体上に各色の画像を形成し、これを用紙上に4回重ねて転写するため、用紙上での各色の画素位置合わせが大きな問題となる。また、４サイクル１コピーの構成のカラープリンタでも、１つの感光体上に形成された各色の画像を、４回重ねて用紙上に転写するため、同様の問題がある。これに対して本発明では１回の画像形成工程で複数色の粒子を移動させてカラー画像を形成することができるため、画像表示媒体１０上のセル３７の画素位置と静電潜像の画素位置を１回合わせるだけでよく、より容易にかつ高速にカラー画像を形成することができる。
【０２２４】
以上の画像表示方法により上記画像表示装置で形成される画像表示媒体は、メモリー性のある書換え可能な掲示板、回覧版、広告、看板、点滅標識、電子ペーパー、電子新聞、電子書籍、複写機・プリンタと共用可能なテンポラリーシートなど多種多様な商品形態に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２５】
【図１】第４の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】印字電極の電極のパターンを示す図である。
【図３】印字電極の概略構成図である。
【図４】第５の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図５】イニシャライザの概略構成図である。
【図６】イニシャライザの概略構成図である。
【図７】イニシャライザの概略構成図である。
【図８】マトリックス電極の概略構成図である。
【図９】画素電極の概略構成図である。
【図１０】イオン照射ヘッドの概略構成図である。
【図１１】スタイラス電極の概略構成図である。
【図１２】露光装置の概略構成図である。
【図１３】露光装置の概略構成図である。
【図１４】光ビーム走査装置による画像形成を説明するための図である。
【図１５】第９の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図１６】静電潜像担持体及び対向電極における電位を示す図である。
【図１７】画像表示媒体の他の例を示す図である。
【図１８】画像表示媒体の他の例を示す図である。
【図１９】第１０の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図２０】第１０の実施の形態における画像形成装置の変形例である。
【図２１】定着装置及び搬送経路切替部材の概略構成図である。
【図２２】定着手段を示す図である。
【図２３】現像装置の他の例を示す図である。
【図２４】現像装置を他の例を示す図である。
【図２５】現像装置を他の例を示す図である。
【図２６】現像装置を他の例を示す図である。
【図２７】現像装置を他の例を示す図である。
【図２８】制御部において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図２９】カラー画像を表示可能な画像表示媒体を示す図である。
【図３０】第１の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図３１】第１の実施の形態における駆動電圧と表示濃度との関係を示す図である。
【図３２】第１の実施の形態における粒子面積率と表示濃度との関係を示す図である。
【図３３】第２の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図３４】画像表示媒体の他の例を示す図である。
【図３５】画像表示媒体の他の例を示す図である。
【図３６】画像表示媒体の他の例を示す図である。
【図３７】画像表示媒体の粒子移動の作用を示す図である。
【図３８】画像表示媒体の駆動電圧と表示濃度との関係を示す模式図である。
【図３９】画像表示媒体の他の作用を示す図である。
【図４０】第３の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図４１】充填率と充填量との関係を示す線図である。
【図４２】黒粒子の投影面積率と表示濃度との関係を示す線図である。
【図４３】画像表示可能な粒子と基板の組み合わせについて説明するための表である。
【図４４】画像表示媒体における粒子の移動について説明するための図である。
【図４５】画像表示媒体における粒子の移動について説明するための図である。
【図４６】画像表示媒体における粒子の移動について説明するための図である。
【図４７】画像表示媒体における粒子の移動について説明するための図である。
【符号の説明】
【０２２６】
１０    画像表示媒体
１１    印字電極
１２    画像形成装置
１４    表示基板
１６    非表示基板
１８    黒色粒子
２０    白色粒子
２２    静電潜像形成部
２４    静電潜像担持体
２６    対向電極
３７    セル
３８    スペーサ粒子
５０    現像装置
５２    転写装置
５６    定着装置
５８    媒体検出センサ
８０    帯電装置
８２    光ビーム走査装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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