JP2625724B2

JP2625724B2 - 画像形成方法

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Publication number: JP2625724B2
Application number: JP62129417A
Authority: JP
Inventors: 英雄保富; 博久北野
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1987-05-25
Filing date: 1987-05-25
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPS63292153A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は誘電体を利用した画像形成方法に関する。

従来技術カールソン法の発明（1938年、USP222176）以来、電
子写真の基本的なプロセスとしては感光体をコロナ帯電
させ画像露光を行った後、トナー現像を行い、紙にトナ
ーを転写し定着する方法が取られている。

そのため、同一の画像を多数枚複写する場合において
も、上記の工程を最初から全部繰り返さなければならな
い。カールソン法を基本とする限りは、工程の簡略化を
図り、繰り返しコピーに適したものとするには、おのず
と限界が生じる。

カールソン法とは異なった複写方法として、トラップ
に捕獲されたキャリアによる持続性内部分極（PIP）を
用いた手段が提案されている（画像電子学会誌、第５
巻、第４号、第175頁（1976）。

PIP法は感光層（イオウやZnCdS）に取り外しできる半
透明電極を圧着し、像露光してトラップに捕獲されたキ
ャリアによる持続性内部分極層を作り、現像を行うもの
である。しかしながら、この方法では、感光層内部の深
いトラップを利用するため、キャリア移動距離が大きく
なり、感度的に劣る欠点がある。

これを改良する方法として、感光帯の表面に誘電体層
を設け、キャリアの発生・輸送と電荷の蓄積の場所を分
離する方法が提案されている。その際、露光時に逆極性
コロナ帯電を加えることも提案されている。

いずれの方法も光キャリア（感光体）を用いると言う
点に特徴があり、その結果、暗減衰による表面電位の低
下があり、何回か連続使用した後、再びチャージをのせ
なければならず、また露光がずれる恐れがある。

発明が解決しようとする問題点ある種の化合物は、これに電圧を印加すると分極して
飽和分極に達し、その後、電圧を切っても急に放電する
ことなく長時間に亙って残留分極を維持する。この様な
物質の特性を利用して、残留分極による静電潜像を形成
すれば、同一画像を多数枚、極めて迅速に複写すること
ができる筈である。

本発明はその種の物質の加電圧によって分極し、持続
性のある残留分極を形成すると言う特性を利用した新規
手法による潜像書き込み方法を提供するも、書き込み、
消去が容易、かつ迅速であり、かつ一回の潜像書き込み
により多数枚の複写にも適した新規な複写方法を提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段即ち、本発明は、フッ素系有機化合物から形成され且
つ残留分極を持続し得る誘電体層に一様に残留分極を発
生させ初期化した後、該誘電体層に像情報として必要な
部分のみ、前記で発生させた残留分極とは逆極性の残留
分極を生じさせることにより潜像を形成し、この潜像を
現像剤により現像した後、記録媒体に転写することを特
徴とする画像形成方法に関する。

上記方法で形成された分極潜像は従来の一般的な電子
写真複写法で採用されている方法で現像および転写、定
着すればよい。

本発明の潜像書き込み方法を複写プロセスに適用する
には、少なくとも導電性基体上に誘電体層を設ける（以
下、この様な構成のものを記録体という。）。導電性基
体としては、光導電性のものであってもよく、記録体の
構成としては、導電性基体（２）上に誘電体層（１）を
形成したもの（第１図）、透明電極（23）上に光導電層
（22）、誘電体層（21）を順次形成したもの（第９図）
等が例示される。

まず、第１図の構成の記録体で潜像形成をおこない、
続いて定着およびクリーニングを行う複写プロセスの概
略（第１図〜第８図）を示す。

誘電体層（１）に使用される誘電体は残留分極を有
し、かつ、それが持続するものであればよい。

係る持続性のある残留分極を呈する誘電体としては例
えば、フッ素系有機化合物、例えばポリフッ化ビニリデ
ン、シアン化ビニリデン、フッ化ビニリデンとトリフル
オロエチレンの共重合体等を挙げることができる。

導電性基体（２）としては、例えば透明導電電極、IT
Oを蒸着したガラス板（ネサガラス）等がある。第１図
に示す潜像記録体は導電性基体（２）上に誘電体層
（１）を形成し、その上から樹脂等のベース材となり得
るものを形成して得られる。

誘電体層（１）をフッ素系有機化合物から形成する場
合は、フッ化ビニリデン、シアン化ビニリデン、フッ化
ビニリデンとトリフルオロエチレンの混合物等を、例え
ばプラズマCVD法、溶液塗布法、電解重合法、キャスト
重合法、真空蒸着法、キャスト延伸法等で形成すること
により可能である。

本発明の強誘電体層（１）は、上記の方法を使用する
ことにより、ドラム状等のいかなる形状の導電性基体に
も容易に形成できる。係る有用性は無機系の強誘電体
（例えば、PLZT等）では得難いものである。第１図に
は、記録体として平板上のものを示したが、記録体を円
筒状とすることにより、高速複写システムの構成が更に
容易になる。

誘電体層の厚さとしては、８〜100μｍ、好ましくは
９〜80μｍ、より好ましくは11〜70μｍに形成する。10
0μｍより厚いと実効印加電圧が高すぎ、駆動ICに負担
がかかり過ぎるし、イレース後も残留分極成分が残り易
くなり、８μｍより薄いと現像に必要な電荷量がとれな
くなる。本発明の記録体には、強誘電体層（１）上に更
に絶縁性透明保護層、例えばAl₂O₃、SiO、SiO₂等の真空
蒸着スパッタ膜を0.2〜３μｍの厚さで設けてもよい。
係る保護層は強誘電体層（１）の耐摩耗性の向上に有効
である。

分極潜像は、以上のようにして構成された記録体の誘
電体層（１）を適当な手段でバイアス電圧を印加し、そ
の表面がプラスまたはマイナスとなるように誘電体層
（１）内に、均一に持続性内部分極を誘起させる（第２
図）（初期分極工程）。内部分極はマイクロ秒の速度で
素早く起こり、バイアス電圧の印加を解いても持続す
る。以後の説明においては、誘電体層（１）の表面にマ
イナスのバイアス電圧を印加し、誘電体層（１）の表面
がプラスに誘起される場合について説明する。その逆の
場合、即ち、プラスのバイアス電圧を印加する場合は、
以下の説明から類推することができる。バイアス電界強
度は、0.5〜8V/μｍ程度が適当であり、印加方法は誘電
体（１）の表面が均一に印加される方法であれば特に限
定されないが、例えば係る手段として一様分極発生用マ
ルチスタイラスヘッド（３）を誘電体層（１）の表面上
をスキャンさせて印加させる方法、帯電用コロナチャー
ジ、導電性ローラー（図示せず）を使用し印加する方法
等が挙げられる。

誘電体層（１）内に一様に残留分極を発生させた後、
例えば情報書き込み用マルチスタイラスヘッド（４）
で、文字等の情報として具現させたい部分のみ、初期分
極工程とは逆のプラスのバイアス電圧を印加し、反転分
極させ、分極潜像（５）を形成する（潜像形成工程）
（第３図）。このときのバイアス電圧の大きさは、初期
分極工程で印加したバイアス電圧の大きさと等しいか、
あるいは大きい電圧を使用する。そうすることにより、
鮮明なコントラストのある潜像が形成できる。

潜像形成工程終了後、分極潜像（５）の表面極性マイ
ナスと逆の極性に帯電したトナー（６）で現像する（第
４図）（現像工程という）。現像は公知の手段、例えば
磁気スリーブ（７）現像、あるいはカスケード現像等を
適用することが可能である。

現像されたトナー（６）は、例えばコロナ帯電器
（９）でトナー（６）と逆極性に帯電された転写紙
（８）に転写される（転写工程）（第５図）。その他に
電界の作用を利用して転写紙に転写してもよく公知の手
段が適用できる。

トナーが転写した転写紙（８）は適当な手段で、例え
ば加熱ローラー（10）で定着される（定着工程）（第６
図）。

転写されず誘電体層（１）の上に残存したトナーは例
えばブラシクリーニング（11）、ブレードクリーニン
グ、ウエーブクリーニング、エアーブロークリーニン
グ、等の手段でクリーニングを行う（クリーニング工
程）（第９図）。

さらに複写を行う場合は、誘電体層（１）内には、分
極潜像（５）は残留しているので、第４図の潜像形成工
程にもどり、転写、定着工程を経て、２枚目の複写画像
を得るリテンション複写が可能となる。以後、このサイ
クルを繰り返すことにより、多数枚の複写ができる。こ
のように、本発明は同一画像を複写する場合、一回潜像
形成工程を経るだけで、その後は、トナー現像、紙への
転写工程のみを繰り返すだけでよく、カールソン法の複
写工程に比べて十分工程の簡略を図れる。

分極潜像を消去するには、誘電体層（１）に、初期分
極工程で印加したバイアス電圧と同等かそれ以上のバイ
アス電圧を、初期分極工程と同様に印加すればよい（第
８図）（消去工程）。本発明の誘電体層は分極応答速度
が速いので、マイクロ・秒オーダーで分極潜像を素早く
消去して、潜像書き込み工程に戻ることができる。これ
らの記録材料・方式による潜像は、単にプリンターのみ
ならず、記録・消去可能なメモリーとしても使用可能
で、この場合はディスク状にして、静電容量型ピックア
ップで信号を読み取れば良い。

次に、第９図に示した記録体を使用して潜像から定着
およびクリーニングを行う複写プロセスに関する具体的
な手段を第９〜16図に例示する。

この場合の光記録体は少なくとも誘電体層（21）、光
導電層（22）及び透明電極（23）を備えている（第９
図）。

透明電極としては透光性と導電性の両性質を備えたも
のであればよく、例えばIn₂O₃−SnO₂をガラス、ポリエ
ステル樹脂、等の上に0.1〜0.5μｍの厚さに真空蒸着あ
るいはスパッタしたものであればよい。

誘電体層（21）は、第１図の記録体について説明した
と同様の誘電体を使用し、同様に設ければよい。

本記録体にも、強誘電体層の上に絶縁性透明保護層、
例えば、Al₂O₃、SiO、SiO₂等の真空蒸着、スパッタ膜を
0.2〜３μｍ程度設けてもよい。

光導電層（22）は、光導電性物質を電気絶縁性の結着
性の結着剤樹脂と共に適当な溶剤中に溶解、あるいは分
散し、必要に応じ、電荷輸送物質を添加して得られる塗
布液を透明電極（23）上に塗布するか、あるいは光導電
性物質を蒸着法、スパッタ法、CVD法、プラズマCVD法、
イオンプレーティング法等で透明電極（23）上に設ける
ことができ、厚さ５〜50μｍ、好ましくは６〜30μｍに
形成する。

光導電層に使用できる光導電性物質としては、ビスア
ゾ系顔料、トリアリールメタン系染料、チアジン系染
料、オキサジン系染料、キサンテン系染料、シアニン系
色素、スチリル系色素、ビリリウム系染料、アゾ系顔
料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系
顔料、多環キノン系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔
料、インダスロン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタ
ロシアニン系顔料、チオフェン等のプラズマ重合膜等の
有機物質やセレン、セレン・テルル、セレン・ヒ素、硫
化カドミウム、アモルファスシリコン等の無機物質が挙
げられる。

これ以外も、光を吸収し極めて高い効率で電荷担体を
発生する材料であれば、いずれの材料であっても使用す
ることができる。

アモルファスシリコンとフタロシアニン系顔料が特に
好適である。フタロシアニン系光導電性材料粉末が電荷
輸送材料で被覆または吸着処理されていてもよい。

フタロシアニン系顔料としては、それ自体公知のフタ
ロシアニンおよびその誘導体いずれでも使用でき、具体
的には、銅、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ガリウム、亜鉛、カドミウム、バリウム、水銀、ア
ルミニウム、インジウム、ランタン、ネオジム、サマリ
ウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、
ホルミウム、ナトリウム、リチウム、イッテルビウム、
ルテチウム、チタン、錫、ハフニウム、鉛、トリウム、
バナジウム、アンチモン、クロム、モリブデン、ウラ
ン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ロジウム、パ
ラジウム、オスミウムおよび白金等を中心核として含む
フタロシアニンである。またフタロシアニンの中心核と
して金属原子ではなく、３価以上の原子価を有するハン
ゲン化金属であってもよい。さらに、銅−４−アミノフ
タロシアニン、鉄ポリハロフタロシアニン、コバルトヘ
キサフェニルフタロシアニンやテトラアゾフタロシアニ
ン、テトラメチルフタロシアニン、ジアルキルアミノフ
タロシアニン等の無金属フタロシアニンの誘導体などが
使用できる。これらは単独または混合して使用できる。

フタロシアニン分子中のベンゼン核の水素原子がニト
ロ基、シアノ基、ハロゲン原子、スルホン基およびカル
ボキシル基からなる群から選ばれた少なくとも一種の電
子吸引性基で置換されたフタロシアニン誘導体と、フタ
ロシアニンおよび前記フタロシアニン化合物から選ばれ
る非置換フタロシアニン化合物の少なくとも一種とを、
それらと塩を形成しうる無機酸と混合し、水または塩基
性物質によって析出させることによって得られるフタロ
シアニン系光導電性材料組成物を使用することもでき
る。この場合、電子吸引性基置換フタロシアニン誘導体
は、一分子中の置換基の数が１〜16個の任意のものを使
用でき、またその電子吸引性基置換フタロシアニン誘導
体と他の非置換フタロシアニン化合物との組成割合は、
前者の置換基の数がその組成物中の単位フタロシアニン
１分子当り0.001〜２個、好ましくは、0.002〜１個にな
るようにするのが好ましい。前記フタロシアニン系光導
電性材料組成物を製造する際使用されるフタロシアニン
化合物と塩を形成しうる無機酸としては、硫酸、オルト
リン酸、クロロスルホン酸、塩酸、ヨウ化水素酸、フッ
化水素酸、臭化水素酸等が挙げられる。

前記光導電性材料のうち、本発明の目的達成のため特
に好適なものとしては、無金属フタロシアニン、銅フタ
ロシアニン、アルミクロルフタロシアニン、チタニルフ
タロシアニン、及びその誘導体、例えば核電子吸引性基
置換誘導体があげられる。

電気絶縁性の結着剤樹脂としては、電気絶縁性である
それ自体公知の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂や光
硬化性樹脂や光導電性樹脂等結着剤の全てを使用出来
る。

適当な結着剤樹脂の例は、これに限定されるものでは
ないが、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アク
リル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、イオン架橋
オレフィン光重合体（アイオノマー）、スチレン−ブタ
ジエンブロック共重合体、ポリカーボネート、塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合体、セルロースエステル、ポリイ
ミド等の熱可塑性結着剤；エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
キシレン樹脂、アルキッド樹脂、熱硬化性アクリル樹脂
等の熱硬化性結着剤；光硬化性樹脂；ポリ−Ｎ−ビニル
カルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラ
セン等の光導電性樹脂である。

これらの電気絶縁性樹脂は単独で測定して１×10¹⁴Ω
・cm以上の体積抵抗を有することが望ましい。

光導電層を樹脂分散型で設ける場合には、光導電性物
質を結着剤樹脂100重量部に対して15〜270重量部、好ま
しくは25〜200重量部、より好ましくは40〜150重量部添
加する。15重量部より少ないと、実質光導電性を得られ
ない。270重量部より多いと溶剤分散し、塗布形成する
のが困難である。

必要に応じて光導電性物質に添加される電荷輸送材料
としては、一般的に知られているヒドラゾン系、オキサ
ジアゾール系、トリフェニルメタン系、ピラゾリン系、
スチリル系等の化合物を使用することが出来る。その中
でも特に下記一般式［Ｉ］で示されるヒドラゾン化合物
が好適である。

［式中、R₁は水素またはメチル基、R₂およびR₃はアルキ
ル基、アラルキル基または置換基を有してもよいアリー
ル基、置換基を有してもよい縮合多環式基、Ａは置換基
を有してもよい芳香族炭化水素基、又は、芳香族複素環
基、ｎは１または２の数を表わす。R₂,R₃は両者合して
環を形成してもよい。］これらの化合物については、例えば特開昭54−150128
号公報、特開昭55−46760号公報、特開昭55−154955号
公報、特開昭55−52063号公報等に記載されている。

また、電荷輸送材料としてはそれ自体高分子であるポ
リビニルカルバゾールや、ポリビニルアントラセン等で
あってもよい。

電荷輸送物質は、添加する場合、結着剤樹脂100重量
部に対して30〜370重量部、好ましくは45〜300重量部、
より好ましくは50〜160重量部添加する。30重量部より
少ないと実質電荷が輸送されるのを逆に阻害してしま
い、370重量部より多いと溶剤分散、塗布形成するのが
困難である。

光導電性物質としては、アモルファスシリコンとフタ
ロシアニン系顔料が特に好適である。特に、本発明にお
いては、それらの物質を使用して構成した下記の記録体
ＡおよびＢが好ましい。

第９図に示した記録体を使用する現像方法は、、誘電
体層（21）を適当な手段でバイアス電圧を印加し、さら
に透明電極（23）側から一様露光して、その表面がプラ
スまたはマイナスとなるように誘電体層（21）内に、均
一に持続性内部分極を誘起させる（第10図）（初期分極
工程）。このような内部分極は光導電層（22）に光を照
射し、光導電層を導電性にすることにより達成される。
内部分極はマイクロ秒オーダーの速度で素早く起こり、
バイアス電圧の印加を解いても持続する。以後の説明に
おいては誘電体層（21）の表面にマイナスのバイアス電
圧を印加し、誘電体層（21）の表面がプラスに誘起され
る場合について説明する。それと逆の場合、即ちプラス
のバイアス電圧を印加する場合は、以下の説明から容易
に類推できる。バイアス電界強度は0.5〜8V/μｍ程度が
適当であり、印加方法は強誘電体（21）の表面が均一に
印加される方法であれば特に限定されないが、例えば係
る手段として一様分極発生用スタイラスヘッド（図示せ
ず）を誘電体層（21）の表面上をスキャンさせて印加さ
せる方法、導電性ローラー（24）を使用し印加する方法
が挙げられる。バイアス印加と同時に照射される光の種
類、強さは光導電層（22）の厚さ、そこに使用される光
導電性物質の種類等により適宜選択して適用すればよ
く、露光ランプ（25）あるいは半導体レーザー光等を使
用できる。

誘電体層（21）内に一様に残留分極を発生させた後、
文字等の情報として具現させたい部分のみ、例えば、波
長780nmの半導体レーザー光（GaAlAs半導体レーザー
光）をポリゴンミラーでスキャンさせて初期分極工程と
は逆のプラスのバイアス電圧を印加（第11図）し、反転
分極させ、分極潜像（32）を形成する（潜像形成工程）
（第12図）。潜像形成工程で印加するバイアス電圧の大
きさは、初期分極工程で印加したバイアス電圧の大きさ
と等しいかあるいは小さい電圧を使用する。そうするこ
とにより、駆動用ICの電圧を低くでき、実用面・コスト
面で有利になる。

潜像形成工程終了後、光を照射した部分を具現化した
い場合は、分極潜像（12）の表面極性マイナスと逆のプ
ラス極性に帯電したトナー（26）で現像する（第12図）
（現像工程）。光を照射しなかった部分を具現化したい
場合はマイナスの極性のトナーを現像すればよい。現像
は公知の手段、例えば磁気スリーブ（27）現像、あるい
はカスケード現像等を適用することが可能である。

現像されたトナーは、公知の手段、例えば、転写紙の
裏から導電性ローラー（29）あるいはコロナ帯電器（図
示せず）でトナー（26）と逆極性に帯電された転写紙
（28）に転写される（転写工程）（第13図）。その他に
電界の作用を利用して転写紙に転写しても良い。

トナーが転写した転写紙（28）は適当な手段で、例え
ば加熱ローラー（30）で定着される（定着工程）（第14
図）。

転写されず誘電体層（21）の上に残存したトナーは、
例えば、ブラシクリーニング（31）、ブレードクリーニ
ング、ウエーブクリーニングまたはブロークリーニング
等の手段でクリーニングを行う（クリーニング工程）
（第15図）。

さらに複写を行う場合は、誘電体層（21）内には、分
極潜像（12）は残留しているので、第12図の潜像形成工
程にもどり、転写、定着工程を経て、２枚目の複写画像
を得るリテンション複写が可能となる。以後、このサイ
クルを繰り返すことにより、多数枚の複写ができる。こ
のように、本発明は同一画像を複写する場合、一回潜像
形成工程を経るだけで、その後は、トナー現像、紙への
転写工程のみを繰り返すだけでよく、カールソン法の複
写工程に比べて十分工程の簡略を図れる。

分極潜像を消去するには、誘電体層（21）に、初期分
極工程で印加したバイアス電圧と同等かそれ以上のバイ
アス電圧を、初期分極工程と同様に印加すればよい（第
16図）。誘電体層（21）は分極応答速度が速いので、分
極潜像を素早く消去して、情報書き込み工程に戻ること
ができる。

これらの記録材料・方式による潜像は、単にプリンタ
ーのみならず、記録・消去可能なメモリーとしても使用
可能で、この場合は、ディスク状にして静電容量型ピッ
ク・アップで信号を読み取ればよい。

発明の効果本発明の画像形成方法はリテンション現像に適し、か
つ潜像の書き込み、消去を容易かつ素早く行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図は本発明を利用した複写方法の各工程
を示す図である。第９図から第16図は本発明を利用した複写方法の各工程
を示す図である。１……強誘電体層、２……導電性基板３……一様分極発生用マルチスタイラスヘッド４……書き込み用マルチスタイラスヘッド５……分極潜像、６……トナー７……磁気スリーブ、８……転写紙９……コロナ帯電器、10……加熱ローラー 11……ブラシクリーニング 21……強誘電体層、22……光導電層 23……透明電極 24……書き込み用スタイラスヘッド 25……露光ランプ、26……トナー 27……磁気スリーブ、28……転写紙 29……導電性ローラー、30……加熱ローラー 31……クリーニングブラシ、32……分極潜像

フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−48655（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−72235（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−37299（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−130982（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−1826（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フッ素系有機化合物から形成され且つ残留
分極を持続し得る誘電体層に一様に残留分極を発生させ
初期化した後、該誘電体層に像情報として必要な部分の
み、前記で発生させた残留分極とは逆極性の残留分極を
生じさせることにより潜像を形成し、この潜像を現像剤
により現像した後、記録媒体に転写することを特徴とす
る画像形成方法。
【請求項２】光導電層、および、残留分極を形成し得る
誘電体層を積層してなる潜像記録体において、上記誘電
体層がフッ素系有機化合物から形成されており、該光導
電層を予め一様露光、一様電圧印加手段により導電性と
ならしめ、上記誘電体層内部に一様に飽和内部分極を形
成せしめて初期化した後、これに接する光導電層に光情
報を与えて、該光情報部分を導電性とすると共に、誘電
体層の内部に飽和内部分極を形成させたときと逆極性の
電圧を印加して誘電体層の光情報部分の分極を反転させ
ることにより潜像を形成し、この潜像を現像剤により現
像剤した後、記録媒体に転写することを特徴とする画像
形成方法。